Eine Schiefe Ebene ist eine Rampe, die benutzt wird, um den Kraftaufwand zur Höhenveränderung einer Masse innerhalb eines Gravitationsfeldes zu verringern.
Durch die Errichtung einer Rampe dieser Art erkauft man sich sich einen kleineren Kraftaufwand im Gegenzug für einen weiteren Weg. Je niedriger die Steigung der Schiefen Ebene hierbei ist, desto weniger Kraft wird benötigt.
Anwendungen dieses Prinzips finden sich zuhauf: Serpentinenstraßen in Bergen, Rampen, die im Altertum zur Errichtung von Gebäuden benutzt wurden, Fahrrad- oder Rollstuhlauffahrten etc. Schrauben kann man alternativ auch als Nägel mit einer aufgewickelten Schiefen Ebene betrachten.
Siehe auch: Liste bedeutender Erfindungen, Flaschenzug, Schraube
Physikalische Grundlagen
Die Gewichtskraft FG einer Masse, die sich auf einer Schiefen Ebene befindet, wird in zwei Komponenten zerlegt, die Hangabtriebskraft FH und die Normalkraft FN. Da die Normalkraft bereits von der Schiefen Ebene selbst getragen wird, muss, um die Masse im Gleichgewicht zu halten, lediglich die Hangabtriebskraft ausgeglichen werden. Unter realen Bedingungen ist dies bei niedrigen Winkeln oft bereits allein durch Haftkraft/Reibungskraft FR der Masse der Fall.
Formeln
FR = Haftreibungszahl μ * FN
FN = FG * cosinus α
FH = FG * sinus α
(FR: Reibungskraft/Haftkraft, FN: Normalkraft, FH: Hangabtriebskraft, FG: Gewichtskraft der Masse, α: Steigungswinkel der schiefen Ebene)