Austausch von Hub-Arbeit
Inhalt Hubarbeit in zwei Systemen mit unterschiedlich langen Wegen Anpassung der Massen, um gleiche Hubarbeit in beiden Systemen zu erreichen Energieaustausch zwischen beiden Systemen
Arbeit ist Austausch von Energie Dem System wird Energie zugeführt: Vorzeichen: Plus Joule Joule Vom System wird Energie abgeführt: Vorzeichen: Minus -1 1 -1 1 „System 1“ „System 2“
Versuch: Hubarbeit auf der schiefen Ebene Joule Joule „Was kann passieren?“ -0,5 0,5 -0,5 0,5 System 1 System 2
Versuch: Hub-Arbeit auf schiefer Ebene - Austausch von Hub-Energie -
Kräfte bei der Hubarbeit auf der schiefen Ebene Joule Masse m2 Masse m1 Joule -0,5 0,5 -0,5 0,5 60° System 2 System 1
1 J Arbeit 1 N Kraft 1 m Weg Hubarbeit im System 1 Arbeit im System 1 (senkrechter Weg) bei gleicher Richtung von Kraft und Weg 1 J Arbeit 1 N Kraft 1 m Weg Hubarbeit im System 1
Arbeit im System 2 bei Winkel 60° zwischen Kraft und Weg 1 J Arbeit Cosinus des Winkels zwischen Weg- und Kraft-Vektor Arbeit auf der schiefen Ebene, Länge des Weges s2 = h
Bedingung für gleiche Arbeit in beiden Systemen 1 J Bedingung für gleiche Arbeit in beiden Systemen 1J Auf der schiefen Ebene wird das zweifache der senkrecht angehobenen Masse entlang des Wegs h bewegt, aber nur um die Hälfte von h angehoben Für 2m1 = m2 sind beide Hub Arbeiten identisch und können beliebig oft ausgetauscht werden
Arbeit auf der 60°schiefen Ebene: Doppelte Masse, halber Hub Joule Joule -0,5 0,5 -0,5 0,5 60° System 2 System 1
Zusammenfassung In zwei Systemen mit unterschiedlichen Wegen erreicht man durch geeignete Wahl der Massen gleiche Hub-Arbeiten Zwischen diesen Systemen kann die Hubarbeit – ohne weitere Energiezufuhr -beliebig oft ausgetauscht werden Anwendung: Aufzüge mit Gegengewicht Schrägaufzüge Wasser Transport in „Speicher Seen“: Wasser wird auf Berge in „Speicher Seen“ gepumpt, um bei Bedarf dessen Hub Energie durch ablaufendes Wasser wieder abzurufen
finis Joule Joule -0,5 0,5 -0,5 0,5 60° System 2 System 1