Mechanische Energien - Arbeit - Aufgaben

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

Hilfe
  • Wenn Kraft und Bewegungsrichtung übereinstimmen, vergrößert sich die Gesamtenergie des Systems, die verrichtete Arbeit ist positiv (W>0).
  • 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.
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Wähle die stattfindende Arbeit aus und gib an, ob sich die Energie des Systems vergrößert oder verkleinert hat.

  • graphik
    Durch die verrichtete des Krans wird die der Kiste , der Wert der verrichteten Arbeit ist somit .
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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.