Mechanische Energien - Arbeit, Physikübungen

Formen der Arbeit, Arbeit mit Formel, Arbeit und Energie, Kraftwandler - Gesamtaufgabenbestand (lehrplanunabhängig)

Hilfe
  • Regel der geltenden/gültigen Ziffern:
    Zur Bestimmung der geltenden Ziffern müssen alle Zahlen und Endnullen einer Größe gezählt werden (Alle Vornullen werden nicht gezählt!).
    Beispiel:
    2 geltende Ziffern   1,3    20    0,013   0,00010
     3 geltende Ziffern   123   12,0   1,03   0,100
    Suche in der Angabe jeder Aufgabe die Größe mit der kleinsten Anzahl an geltenden Ziffern und gib das Ergebnis mit dieser Anzahl an geltenden Ziffern an. Runde hierfür das Endergebnis.
  • Physikalische Arbeit
    Durch das Verrichten einer physikalischen Arbeit wird die Gesamtenergie eines System durch das Wirken einer äußeren Kraft verändert.
    W = Δ E
    Wirkt die Kraft in Richtung der Bewegung, vergrößert sich die Gesamtenergie des Systems und die verrichtete Arbeit ist positiv W > 0 .
    Wirkt die Kraft entgegen der Bewegungsrichtung, verkleinert sich die Gesamtenergie des Systems und die verrichtete Arbeit ist negativ W < 0.
TIPP Beispiel-Aufgabe: Zu diesem Aufgabentyp gibt es eine passende Beispiel-Aufgabe. Klicke dazu auf "Hilfe zu diesem Aufgabentyp" unterhalb der Aufgabe.

Berechne mit Hilfe des Zusammenhangs zwischen Arbeit und Energie die gesuchte Größe. Runde das Ergebnis auf die geltenden Ziffern.

  • Bei einem Bobrennen wird ein Schlitten der Masse 
    m
    =
    250
     
    kg
     von den Bobfahrern über eine Strecke von 
    15
     
    m
     aus dem Stand beschleunigt. Die aufgewandte Schubkraft beträgt 
    0,85
     
    kN
    .
    Berechne die erreichte Geschwindigkeit des Schlittens.
    Der Bob erreicht eine Geschwindigkeit von 
    v
    =
     
    km
    h
    .
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keine Berechtigung
Physikalische Arbeit
Durch das Verrichten einer physikalischen Arbeit wird die Gesamtenergie eines System durch das Wirken einer äußeren Kraft verändert.
W = Δ E
Wirkt die Kraft in Richtung der Bewegung, vergrößert sich die Gesamtenergie des Systems und die verrichtete Arbeit ist positiv W > 0 .
Wirkt die Kraft entgegen der Bewegungsrichtung, verkleinert sich die Gesamtenergie des Systems und die verrichtete Arbeit ist negativ W < 0.
Beispiel 1
graphik
Wähle die stattfindende Arbeit aus und gib an, ob sich die Energie des Systems vergrößert oder verkleinert hat.
Durch die der Luft wird die des Radfahrers , der Wert der verrichteten Arbeit ist.
Beispiel 2
Bei einem Bobrennen wird ein Schlitten 
m
=
220
 
kg
 von den Bobfahrern über eine Strecke von 
20,0
 
m
 aus dem Stand beschleunigt. Die aufgewandte Schubkraft beträgt 
900
 
N
.
Berechne die erreichte Geschwindigkeit des Schlittens.
Physikalische Arbeit
Wirkt eine Kraft auf einen Körper entlang des Weges, wird an ihm physikalische Arbeit verrichtet.
Formelsymbol Formel Einheit
W F ∙ s Joule (J)
Beispiel
Ein Kran hebt eine Kiste der Masse 
m
=
500
 
kg
 in eine Höhe von 
20
 
m
. Berechne die verrichtete Hubarbeit.
Die goldene Regel der Mechanik/Regel für Kraftwandler
Kraftwandler ändern das Produkt aus Kraft und Weg nicht, wenn man die Reibung unberücksichtigt lässt. Durch die Verwendung eines Kraftwandlers wird die aufzuwendende Kraft geringer und der zurück zulegende Weg größer.
FG · h = F · s
Beispiele: Schiefe Ebene, Hebel, Flaschenzug
Beispiel
Ein Lehrer möchte eine schwere Kiste 
m
=
45
 
kg auf das Pult h
=
110
 
cm
 befördern. Da ihm die Kiste zu schwer ist, benutzt er eine schiefe Ebene. Berechne wie lange sein Brett, das als schiefe Ebene dient, sein muss, wenn er eine Kraft von 
300
 
N
 aufwenden kann.