Arbeit in Form von Kraft mal Weg

Präsentation zum Thema: "Arbeit in Form von Kraft mal Weg"—  Präsentation transkript:

1 Arbeit in Form von Kraft mal Weg

2 Formen mechanischer Arbeit
Mechanische Arbeit ist „Kraft mal Weg“ oder: Wärme Zu- oder Abfuhr „Kraft mal Weg“ führt bei beschleunigter Bewegung auf Kinetische Energie

3 Mechanische Arbeit „Kraft mal Weg“
Inhalt Mechanische Arbeit „Kraft mal Weg“ Bei konstanter Geschwindigkeit Hubarbeit Bei beschleunigter Bewegung: „Kinetische Energie“

4 Arbeit ist Kraft mal Weg in Kraftrichtung
Die Gegenkraft sei eine Reibungskraft an der Unterlage Die Bewegung in diesem Beispiel ist gleichförmig, deshalb „kräftefrei“: Der Kraft des Experimentators wirkt eine gleichgroße Reibungskraft entgegen. Der Experimentator gibt Arbeit ab, die Unterlage nimmt sie -als Wärme- auf

5 „Arbeit ist Kraft mal Weg“
Einheit: 1 Nm=1 J (1 Joule)

6 Arbeit, skalar SI Einheit Anmerkung W = F · s 1 Nm=1 J „1 Joule“
Konstante Kraft entlang des Weges s F 1 N Kraft s 1 m Weg

7 Hubarbeit ist Schwerkraft mal Hub-Höhe
Kraft = Schwerkraft auf die Masse m Weg = Hub-Höhe h Haltekraft (hier: „Muskelkraft“) Schwerkraft auf die Masse m

8 Speziell: Hub-Arbeit W = F · h 1 J
Arbeit bei konstanter Kraft entlang des Weges h h 1 m Weg in Richtung der Schwerkraft F = m·g 1 N Gravitationskraft auf die Masse m, „Schwerkraft“ g = 9,81 1 m/s2 Fallbeschleunigung W = m · g · h Die „Hub-Arbeit“ Gibt es keine weiteren Kräfte wie z. B. die Reibung, dann ist die Hubarbeit unabhängig vom Weg, auf dem die Höhe h erreicht wird

9 Arbeit bei konstanter Geschwindigkeit
Kraft Weg Die Bewegung in diesem – wie in den vorigen- Beispielen ist gleichförmig, deshalb „kräftefrei“: Der Kraft von „Blau“ wirkt eine gleichgroße Kraft von „Rose“ entgegen

10 Arbeit bei beschleunigter Bewegung
Trägheitskraft Kraft Weg Die Bewegung in diesem Beispiel ist beschleunigt: Der Kraft von „Blau“ wirkt eine gleichgroße Trägheitskraft entgegen

11 Kinetische Energie bei konstanter Beschleunigung
Einheit 1 J Konstante Kraft F auf dem Weg s 1 N Kraft auf die Masse m, ausgedrückt durch die Trägheitskraft 1 m In der Zeit t durchfahrener Weg 1 m/s Nach der Zeit t erreichte Geschwindigkeit F und s eingesetzt, t als Funktion von v eingesetzt Der Ansatz „Betrag der Kraft gleich Trägheitskraft“ gilt für die beschleunigte Bewegung

12 Definition der kinetischen Energie
Einheit 1 J Kinetische Energie Eine Masse, die sich mit Geschwindigkeit v bewegt, trägt die kinetische Energie Wkin=mv2/2 , unabhängig von der Art der Beschleunigung

13 Arbeit, wenn die Kraft als Funktion des Weges bekannt ist
SI Einheit Anmerkung 1 J Die Kraft sei Funktion des Weges 1 N Kraft als Funktion des Weges 1 m Ein (infinitesimial) kurzes Weg Intervall* * Auf dem die Kraft in Richtung des Wegs als konstant gelten kann

14 Zusammenfassung Arbeit ist Kraft mal Weg Skalar: W = F · s [1 J]
Kraft F wirke entlang des Weges s Die Arbeit wird zu „Kinetischer Energie“, wenn die Kraft zur Beschleunigung einer Masse verwendet wird: Eine Masse m, mit Geschwindigkeit v bewegt, trägt die kinetische Energie Ekin=m·v2/2 Diese Formen der Arbeit sind in vollem Umfang in andere Formen der Energie umwandelbar Im Gegensatz zur Wärme, die nicht vollständig in „Kraft mal Weg“ für eine einzelne Masse verwandelt werden kann

15 Arbeit ist Kraft mal Weg
Finis Kraft Weg Arbeit ist Kraft mal Weg