Physik Arbeit und Kraft?
Hi,
Könntet ihr mir vielleicht bei der untenstehenden Frage helfen?
Ich muss zuerst entscheiden ob es sich um physikalische Arbeit handelt. Wenn ja, dann muss ich sie noch berechnen.
Unser Lehrer hat uns (leider) nicht erklärt wann man Arbeit verichtet und wann nicht.
Berechnen bekomm ich bei den ersten 3 hin, beim Letzten weiß ich nicht ob ich als Strecke s die Höhenmeter oder den normalen "Weg" nehmen soll
Über eine Antwort würde ich mich sehr freuen!
Danke
Lg
3 Antworten
Arbeit ist nach Definition Kraft mal Weg
W=F*s. Bei der a muss die Frau Kraft aufwenden um den Eimer 8m hochzuziehen. Also wird Arbeit (mgh) verrichtet. Bei der b müssen die Personen Kraft aufwenden um das Auto zu schieben. Also wird Arbeit verrichtet (F*s). Bei der d müssen die Zwillinge Kraft aufwenden um sich selbst den Berg hochzukämpfen. Also wird Arbeit verrichtet. Da Arbeit auch die Änderung der potentiellen Energie ist (von der Höhe abhängig), spielt hier die Weglänge keine Rolle, nur die Höhenmeter (->mgh). Du kannst dir auch vorstellen, dass die Kraft auf dem langen Weg kleiner ist, der Weg dafür länger. Die Arbeit ist also auf beiden Wegen gleich, auch wenn man auf dem langen Weg nicht so erschöpft ist.
Bei der c muss Herr K zwar schwer schuften, aber Arbeit wird im physikalischen Sinn nicht verrichtet. Herr K geht nämlich weder hoch noch runter (also Bewegung senkrecht zur Gravitationskraft -> Arbeit null) und er fängt auch nicht an zu rennen, sondern geht gleichmäßig (also Beschleunigung 0 -> Kraft 0 -> Arbeit 0).
Danke für die tolle Erklärung. Jetzt hab ich es verstanden.
- Arbeit W (oder Energie) ist Kraft mal Weg
- Arbeit wird also nur da verrichtet, wo beides (Kraft und Weg) vorhanden ist.
- Zudem müssen Kraft und Weg in die gleiche Richtung zeigen! Nur jener Anteil der Kraft, der parallel zum Weg wirkt, beteiligt sich an der Arbeit an diesem Objekt.
Also zu den Aufgaben:
- Kraft und Weg haben die gleiche Richtung, Formel für Hub-Arbeit ist W=m*g*h. Die kennst du wohl (die Kraft ist in m*g versteckt).
- Arbeit ja: Kraft F mal Weg s in die gleiche Richtung, also W=F*s
- Das ist die berühmte Schulaufgabe, die oft unpräzise gestellt wird. Gefragt ist hier: Wird an der Tasche Arbeit verrichtet? NEIN. Die Tragkraft wirkt senkrecht, aber die Tasche wird horizontal bewegt. Deshalb wird keine Arbeit an der Tasche verrichtet. Das "merkt" man auch daran, dass die Tasche nach dem Fussmarsch keine höhere potentielle oder kinetische Energie hat als vor dem Fussmarsch. Aber selbstverständlich kostet es den Träger mehr Energie, eine Tasche zu tragen als keine; das ist aber nur die Biologie des Menschen (ein ideal reibungsfrei rollender Wagen braucht ebenfalls keine Energie, egal wie schwer die Tasche ist).
- Arbeit? Ja! Denn es wird eine Höhenunterschied überwunden. Und nun kommt's: Beide brauchen gleich viel Energie (Arbeit)! Obwohl Willy den 3x so langen Weg hat, benötigt er dafür nur 1/3 der Kraft, und somit ist die Arbeit am Schluss für beide die selbe (wieder W=m*g*h)
Ja was glaubst du? Wann wird arbeit verrichtet. Arbeit ist Kraft*Weg. Kraft und Weg sind Vektoren und haben eine Richtung. Die Richtung ist entscheidend, denn nur wenn Kraft und Weg Parallelzueinander liegen wird Arbeit verrichtet. Kraft und Weg können auch Senkrecht zueinander liegen, in dem Fall spricht man aber von einem Drehmoment, es wird eine Drehbewegung ausgeführt und der Weg ist dann kein Weg sondern die Länge eines Hebelarms. In beiden Fällen geht es um eine Arbeit die verrichtet wird, In deinem Fall aber geht es wirklich nur um zu erkennen wo Kraft und Weg parallel zueinander liegen und wo Arbeit verrichtet wird.
Die Aufgabe 3. Ist für viele relativ gemein, denn man sollte ja meinen mit einer 7kg schweren Tasche würde man mehr Energie benötigen in gewisser weise ist es auch so, denn um deine Masse + Tasche auf gleiche Geschwindigkeit zu beschleunigen wird mehr Energie nötig, da mehr Masse insgesamt vorhanden ist. Das selbe ist es auch wenn man Reibung und Luftwiderstand mit einbezieht, mit der Tasche hat mansowohl mehr Reibungswiderstand und Luftwiderstand als ohne, gegen die man anarbeiten muss. Doch wenn wir alle anderen Kräfte außenvorlassen und uns nur die potentielle und kinetische Energie anschauen, sollte relativ schnell deutlich sein, dass keine Arbeit verrichtet wird. Denn für die Potentielle Energie gilt:
"Entlang einer Äquipotentialfläche wird keine Arbeit verrichtet." das heißt wenn du dich im Gravitationsfeld nach oben oder nach unten bewegst wird Arbeit verrichtet, doch nach links und nach rechts, vorne und hinten nicht.
und bei der kinetischen Energie ist von einer Beschleunigung der Masse keine Rede. Das heißt wir können annehmen, die Person bewegt sich mit einer konstanten Geschwindigkeit v und es wirken weder Reibungskräfte noch wirkt ein Luftwiderstand, was wiederum bedeutet, das keine zusätzliche Arbeit verrichtet werden muss.
DANKE für die ausführliche Erklärung.
Nochmal kurz zu a.)
Unser Lehrer hat is erklärt F Kraft ist nichts anderes als G Gewichtskraft und G ist m*g.
So stimmt auch oder?