Physik, 9. Klasse/ Mechanische Energie/ Arbeit und Leistung

Aus Wikibooks

Wechseln zu: Navigation, Suche

[Bearbeiten] Arbeit

Definition:

Arbeit ist das Produkt aus Strecke und in Richtung der Strecke wirkender Kraft.
Es gilt: W=\vec F \cdot s
Die Einheit der Arbeit ist Joule: [W]=1 N \cdot m = 1 J
Es gibt die folgenden mechanischen Arbeiten:
Hubarbeit
Beschleunigungsarbeit
Spannarbeit
Reibungsarbeit

Beispiel:

Ein Körper mit dem Gewicht m = 100g wird um h = 1,0m angehoben. Wie groß ist die zu verrichtende Arbeit?
F_G=m \cdot g(Die Erdgravitation)
\Rightarrow F_G=0,1kg \cdot 9,81\frac{N}{kg}=0,981N


W=F_G \cdot h
\Rightarrow W=0,981N \cdot 1,0m = 0,981J

[Bearbeiten] Leistung

Beispiele für Leistung im Alltag:

  • In einem Test wie z.B. einer Schulaufgabe bei gleicher Zeit möglichst viele Aufgaben lösen.
  • Beim Sport, wie z.B. dem 100-Meter-Lauf für die gleiche Strecke möglichst wenig Zeit benötigen.

Definition:

Der Quotient aus der verrichteten Arbeit W und der benötigten Zeit t heißt Leistung P
Formel: Leistung=\frac{Arbeit}{Zeit} \Rightarrow P=\frac{W}{t}
Einheit: Watt [P]=1 \frac{J}{s}=1W

Wichtige Einheiten:

Nano=n=0,000 000 001=1 \cdot 10^{{-9}} Beispiel: Nanogramm
Micro=\mu=0,000 001=1 \cdot 10^{{-6}} Beispiel: Microsekunde
Milli=m=0,001=1 \cdot 10^{{-3}} Beispiel: Millimeter
Zenti=c=0,01=1 \cdot 10^{{-2}} Beispiel: Zentimeter
Hekto=h=100=1 \cdot 10^2 Beispiel: Hektopascal (Luftdruck)
Kilo=k=1 000=1 \cdot 10^3 Beispiel: Kilogramm
Mega=M=1 000 000=1 \cdot 10^6 Beispiel: Megawatt
Giga=G=1 000 000 000=1 \cdot 10^9 Beispiel Gigabyte

Beispiel

Messung der Hubleistung, die von mehreren Personen beim Besteigen einer 11,7m hohen Treppe geleistet wird.
Person m FG W t P
P1 62kg 608N 7,1kJ 19,15s 372W
P2 60kg 589N 6,9kJ 18,5s 372W
P3 50kg 491N 5,7kJ 16,3s 352W
P4 52kg 511N 6,0kJ 15,15s 394W
P5 105kg 1030N 12kJ 15,05s 801W
Von „http://de.wikibooks.org/wiki/Physik,_9._Klasse/_Mechanische_Energie/_Arbeit_und_Leistung“
Persönliche Werkzeuge