Physikalische Größen?
Hey ihr Physiker,
was genau ist eigentlich der Zusammenhang zwischen Newton bzw Nm in Bezug auf die Leistung (Wattsekunde) und Energie (Joule). Wie hängen sie zusammen?
Grüße
3 Antworten
Newton ist die Einheit der Kraft. Kraft bedeutet noch keine Arbeit und somit auch keine Leistung, also Arbeit pro Zeit.
Wenn du eine Kraft über eine bestimmte Strecke ausübst, natürlich in Bewegungsrichtung, dann verrichtest du Arbeit. Wenn du dich nur gegen ein Auto lehnst, übst du zwar eine Kraft aus, aber es kostet einerlei Anstrengung. Wenn du es 500 Meter schiebst, gegen den Rollwiderstand, dann ist das Arbeit. Die (oder besser eine) Einheit der Arbeit ist Nm, also die Kraft mit der Strecke multipliziert.
Leistung ist Arbeit oder Energie pro Zeit. Watt ist schon eine Leistungseinheit, mit der Zeit multipliziert ergibt Energie pro Zeit mal Zeit, die Zeiten kürzen sich weg, also Energie. Eine Wattsekunde ist gleich einem Joule, Joule ist die Standardeinheit der Energie.
Es hat sich einfach so umständlich ergeben. Man bezahlt elektrische Energie in kWh. Physikalisch sauberer wäre es, direkt die Energie anzugeben als (Energie/Zeit)*Zeit. Aber Gewohnheiten sind mächtig.
1 N ist die Kraft die benötigt wird, um einer Masse von 1 kg mit 1 m/s2 zu beschleunigen. Da die Erdbeschleunigung 9,81 m/s2 beträgt, ist die Kraft vom 9,81 N diejenige, die ein Körper von 1kg Masse auf seine Unterlage ausübt.
1 Nm = 1 Ws = 1 J
Leistung[Nm/s=W] = Arbeit[Nm] / Zeit[s]
Arbeit[Nm] = Kraft[N] * Weg[m] = Leistung[W] * Zeit[s]
Lineare Bewegungen misst man in Newton, Drehbewegungen in Newtonmeter. Es kommt also eigentlich nur auf die Bewegungsart an.
Mein Motor hat ein Drehmoment von xNm . Meine Seilwinde zieht mit einer Kraft von x Newton. Wo ist der Quatsch?
Bei der Einheit der Arbeit wirkt die Kraft in die gleiche Richtung wie die Bewegung. Du schiebst ein Auto 1 m nach vorne mit einer Kraft, die nach vorne wirkt.
Beim Drehmoment übst du z.B. auf einen Schraubenschlüssel eine Kraft nach unten aus. Die Länge gibt aber die Entfernung vom Drehpunkt zum Ansatzpunkt der Kraft an, und der Abstand ist in dem Beispiel waagerecht. Die Kräfte stehen senkrecht aufeinander.
So erklärt sich, dass 2 völlig verschiedene physikalische Größen (Arbeit und Drehmoment) dieselbe Einheit (Nm) haben, weil der Sachverhalt dahinter ein ganz anderer ist.
Nochmal: N ist die Einheit der Kraft, Nm ist eine Einheit der Arbeit, also Kraft mal Weg. Wenn ein Motor x Nm hat, dann heißt das dass ein auf der Achse montierter Hebel in 1m Entfernung vom Achsenmittelpunkt die Kraft von x N aufbringt (die Eigenmasse des Hebels vernachlässigen wir mal), in 0,5 m Entfernung bringt er x/0,5 N Kraft auf.
Nein, auf 0,5 m Entfernung beträgt die Kraft 2 N. Kraft * Entfernung ist konstant. Beim Drehmoment wirkt die Kraft senkrecht zum Radius. Arbeit ergibt sich erst durch eine Drehung, dann ist die Leistung proportional zu Drehmoment * Drehzahl.
Völliger Quatsch!!! Das Drehmoment wird in Nm angegeben! Das ist völlig was anderes!!
Wenn du einen Hebel von 1 m Länge mit 1 N um einen Drehpunkt bewegst, übst du ein Drehmeoment von 1 Nm aus!