Benötigt man Energie, um ein Objekt entgegen der Gewichtskraft auf Geschwindigkeit 0 m/s zu halten?
Benötigt man Energie, um ein Objekt entgegen der Gewichtskraft auf Geschwindigkeit 0 m/s zu halten?
Hast du schon mal die Forumssuche benutzt?
naja da kann ich aber nicht wirklich selber nachfragen etc. weil die meistens dann doch etw. älter sind schon.
6 Antworten
Nein.
Wenn Du das Objekt auf einen Tisch legst, hält der Tisch es auf Geschwindigkeit 0 m/s. Er verbraucht dazu aber keine Energie.
Um lediglich eine Kraft aufzuwenden, braucht man keine Energie.
Lege einen Ziegelstein auf den Boden: Es passiert nichts. Es wird keinerlei Arbeit verrichtet.
Arbeit wird verrichtet, wenn Kraft aufgewendet wird, um einen Weg zurückzulegen. Wenn Du den Ziegelstein anhebst, um ihn auf den Tisch zu legen, verrichtest Du Arbeit. Und der Ziegelstein freut sich über den Zugewinn an potentieller Energie.
Nein, es wird keine Arbeit verrichtet wenn man ein Objekt auf einer konstanten Höhe hält.
Also benötigt es keine Energie Kräfte aufzuwenden, sobald diese in entgegengesetzte Richtungen wirken?
Ein Objekt das auf einem Tisch liegt oder an einer Schnur hängt bleibt in der Position ohne dass Energie verbraucht wird, obwhol eine Gegenkraft wirkt.
Bei folgender Antwort ist eigentlich keine Nachfrage nötig:
Wird beim halten einer Hantel physikalische arbeit verrichtet? (Schule, Arbeit, Mathematik) - gutefrage
hängt bissel davon ab, in welche Richtung die Geschwindigkeit 0 sein muss. Wenn relativ zur Gravitationsquelle, kann der Abstand dahin ohne Energiezufuhr erhalten bleiben:
Alles was es benötigt ist, das Objekt in einen Orbit um die Gravitationsquelle zu bringen.
Sollte sich v=0 nur auf laterale Bewegung beziehen, dann darf das Objekt ruhig senkrecht fallen.
Im Falle von Notwendigkeit, v=0 in alle Bewegungsrichtungen zu halten, würde sich eine zweite Masse anbieten, und das Positionieren des Objekts an einem der Lagrange-Punkte, an dem sich die Wirkungen der Gravitation neutralisieren, z.B. exakt zwischen beiden.
Ah ja, und wenn das Objekt auf den Boden gelegt wird, hält es ebenfalls seine Geschwindigkeit relativ zur Gravitationsquelle.
Nehmen wir an die Erdbeschleunigung wäre 100 mal so groß oder die dichte des Objekts 100 mal dichter, dann würde man doch definitiv eine Energiefreisetzung in Form von Wärme messen, weil das Objekt mit einer extremen Kraft auf die Erdoberfläche drückt. Oder nicht?
Eine solche Wärmefreisetzung als Folge von plastischer oder elastischer Verformung wäre aber nicht kontinuierlich - sonst hättest du ja ein perpetuum mobile. Sobald das Objekt liegt und zur Ruhe gekommen ist, wird keine weitere Wärme frei.
Ist dies aber nicht der Grund dafür, dass es im Erdkern aufgrund des hohen Drucks sehr warm ist, und das passiert dort eigentlich kontinuirlich, sonst der die Erde sehr schnell abgekühlt sein.
Zum einen ist die Erdkruste ein prima Isolator, der die Wärme gut drinhält, und ausserdem wird weiterhin Wärme erzeugt, durch z.B. Radionukleide, spaltbare Stoffe, welche durch Fission (Wärme-)Energie freisetzen.
Weiterhin wird die Erde auch vom Umlauf des Mondes (und in geringerem Maße auch durch den Umlauf der Erde um die Sonne) massiert, geknetet. Auch dadurch wird Wärme frei.
nein, mit Fission ist Fission gemeint, nicht Fusion. Der Term "spaltbar" gibt darauf auch einen Hinweis.
Wenn also Energie freigesetzt wird durch das "Kneten" wo fehlt diese Energie dann?
Edit: in der orbitalen Energie der Erde, Mond, Sonne zueinander?
Die wird dem Orbit des Mondes entnommen, das wirkt wie eine Bremse auf diesen.
Das heißt, wenn es keine anderen Objekte als die Erde gebe und keine Fission gebe, würde der Erdkern sich nicht erneuernd erwärmen?
Das klingt richtig - auf die schnelle fallen mir keine weiteren, zusätzlichen Lieferanten von Energie für das Erdinnere ein. Vielleicht noch die Bewegungen des Materials vom Mantel, die allerdings auch allmählich zum Erliegen kommen müssten.
Dann auch unter der Voraussetzung, dass es keine Rotation gebe.
Relativ zu was? Zur Erdkruste? zum Kern? Rotation is nicht unbedingt notwendig, Bewegung reicht. Allerdings wäre diese nicht selbsterhaltend, klar. Keine erneuerbare Energie :)
Also jegliche relative Bewegung der Erdkrusten wird letztendlich durch die Rotation der Erde verursacht hätte ich jetzt gedacht.
Das reicht nicht. Die Rotation beinflusst aber die Bewegung des Materials im Mantel, denke z.B. an Coriolis-"kraft, der gleiche Effekt, welcher z.B. bei entsprechenden Bedingungen Wirbelstürme, entstanden in Äquatornähe, ihren Rotationsimpuls gibt. Ähnlich könnte es auch im Mantel Wirbelsturm-artige Bewegungen von viskoser Masse geben - zurückzuführen auf die Rotation der Erde.
Rotation fügt aber keinen Drehimpuls an das Erdinnere zu, vom ganzen betrachtet. Das hätte eher die Tendenz, sich mitdrehen zu wollen.
Nochmal um auf die Frage vom Anfang zurückzukommen:
Wenn man ein Objekt (1kg) in der Luft hält wird das nach einiger Zeit anstrengend. D.h. der Körper muss mehr Energie in Form von chemischer Energie (Essen) aufwenden um dies zu bewältigen, also wird ja Energie aufgewendet.
Dies würde aber im Widerspruch stehen mit der physikalischen Formel für Arbeit, da ich das Objekt ja nicht bewege.
Gewichtskraft wirkt in Richtung Massenschwerpunkt von Erde & Objekt, Gegenkraft wirkt entgegen, d.h. resultierende Kraft = 0. Dennoch würde sobald Gewichtskraft weg ist, das Objekt beschleunigen, dann könnte man plötzlich die Energie berechnen, obwohl man nicht mehr Kraft aufgewendet hat als davor gibt es einen Energie unterschied im Faktor unendlich. Das macht für mich kein Sinn.
Eigentlich bewegst du es doch - nämlich genau in dem Umfang, um dessen Fall zu kompensieren. Infolgedessen bleibt das Objekt allerdings stationär, da sich beide Kräfte neutralisieren. Das Objekt strebt einen niedrigeren Energiezustand an, mittels Fallen wollens. Du steckst Arbeit da hinein, indem du es davon abhältst, diesen zu erreichen. Damit geht deine investierte Energie in das Objekt, dass damit auch den höheren Energiezustand erhalten kann.
Wie berechnet sich diese Energie dann, wenn kein Weg zurückgelegt wird?
Dafür müsste ich jetzt selbst die Literatur konsultieren.
Könnte man nicht für den Weg die Berechnung des Weges aus Beschleunigung und zeit einsetzen? Dann müsste man logischerweise festlegen für wie lange (zum Beispiel 5 Sekunden) die gegenkraft aufgewendet werden muss.
Also: W = Fg * a*t^2
W = 9.81m/s^2 * 1kg * 9.81m/s^2 * 5s
W= 2405.9025 (kg*m^2/s^2)
Dann hätte man aber das Problem, dass der Energie aufwand nicht linear wäre, was nicht der Fall ist.
Mein Eindruck ist jetzt, dass aufgewendete Muskelkraft gar ned so einfach als Energie zum Halten der Position gerechnet werden kann - denn, legst du einen Gips um Arm und Schulter - oder stützt die haltende Hand auf, verändert sich für das Objekt nichts, es bleibt stationär - allerdings entfällt die Notwendigkeit, Muskelkraft zum Halten der Position aufzubringen. Darum ist es vermutlich verfrüht, diese Energie jetzt schon berechnen zu wollen.
Ich müsste damit auch meinen vorigen Kommentar, also aufgewendete Energie geht ins Objekt, überdenken.
Könnte man nicht sagen, das Energie aufgewendet werden muss, um einer Verformung entgegen zu wirken. Das würde heißen, diese Energie müsste man erneuernd aufwenden um einer einmaligen Enegiefreisetzung durch Verformung entgegen zu wirken.
Man könnte sagen, dass bei Aufwendung von Muskelkraft Wärme erzeugt wird. Das ist dann wohin die Energie geht.
Diese Frage kann man sowohl mit Ja alauch mit Nein beantworten.
Da man eine Kraft mit einer Gegenkraft kompensieren kann braucht man keine Energie. Man bindet die z.B. Hantel an der Teppichstange fest und sie hängt so lange einen Meter unter der Stange (genausoweit über dem Boden), bis diese Konstruktion beschädigt oder abgebaut wird.
Wenn man diese Kraft elektromagnetisch erzeugen will, dann braucht man eine stromdurchflossene Spule, um die benötigte Magnetkraft zu erzeugen.
Eine Spule aus normalem Kupferdraht braucht permanent "frischen" Strom, um ihr Magnetfeld zu halten. Dieser Strom ist eine Energieform, dir zur Überwindung des Leiterwiderstandes gebraucht wird. Dieses Prinziep wird auch in der Wägetechnik benutzt, um elektrische waagen zu bauen. Wenn man aber eine supraleitende Spule gat, dann kann man darin den benötigten Strom "einfüllen" und ihn ständig im Kreis laufen lassen. Jetzt verbraucht die Spule wieder keine Energie, um ihr Magnetfeld aufrecht zu halten
Fazit: Es kommt drauf an, wie man die Aufhängung konstruiert hat. Einn Muskel verbraucht auch ständig Energie, um eine Kraft aufrecht zu halten, weil er ständig gegen den inneren Schlupf anarbeiten muß.
Richtig, aber was passiert wenn ich das Objekt in der Luft halte & die Gewichtskraft plötzlich weg geht. Dann beschleunigt sich das Objekt nach oben da jetzt nur noch die Gegenkraft wirkt. Somit wird sehr wohl Energie aufgewendet. Bzw. warum sollte es keine Energie brauchen eine Gegenkraft aufzuwenden?