Unterschiede von Newtonmeter und Joule
Hallo Leute, ich habe eine Frage, und zwar, ob ein Joule immer ein Newtonmeter ist, oder nur, wenn die Form der Energie ist, etwas zu bewegen.
In diesem Beispiel bin ich mir sicher, dass es das gleiche ist.
Ein Körper wird mit der Kraft von einem Newton 1 Meter bewegt. Dann ist in diesem Fall 1 Newtonmeter == 1 Joule
Aber wenn es einen Sprengstoff gibt, der Energie freisetzt von einem Joule dann ist das rechnerisch zwar schon 1 Newtonmeter, aber eigentlich nicht, weil es sich um Bewegungsenergie handelt, oder ?
Irgendwie kapier ich das noch nicht so ganz.
MfG lcp9
4 Antworten
ich habe eine Frage..., ob ein Joule immer ein Netonmeter ist, oder nur, wenn die Form der Energie ist, etwas zu bewegen.
Energie ist zunächst einmal einfach Energie. Joule ist Newtonmeter, weil dieser Energiebetrag sich gewissermaßen von der Idee der Kraftausübung entlang einer Wegstrecke herleiten lässt.
Energie lässt sich auch anders definieren, etwa über die Erwärmung von Wasser. So ist die Kalorie (1cal) als die Energiemenge definiert, mit der man 1g Wasser von 14,5°C auf 14,5°C erwärmen kann. Entscheidend ist aber, dann man die verschiedenen Formen von Energie miteinander vergleichen kann. Es ist 1cal=4,18J und damit insofern auch 4,18Nm, als dass man mit derselben Energiemenge zwei Tafeln Schokolade 2,09 m hoch heben könnte.
Umgekehrt ist Newtonmeter nicht immer Joule. Man kann Kraft entlang einer Wegstrecke ausüben, aber auch Quer zu einem Hebelarm, und dann übt man ein Drehmoment aus. Dies hat nichts mit Joule nichts zu tun.
Ein Körper wird mit der Kraft von einem Newton 1 Meter bewegt.
Um einen Körper einfach nur zu bewegen, ist keine Energie erforderlich. Sie ist erforderlich, um ihn zu beschleunigen oder gegen eine Kraft zu bewegen. Ist diese Kraft konservativ, so führt man dem Körper damit potentielle Energie zu, die dann wieder Arbeit verrichten kann. Dies geschieht z.B. bei Pfeil und Bogen.
Danke aber die Frage war schon längst (durch andere Kommentare) geklärt.
Für die Messung von Energie in jeder Form haben sich zahlreiche Maßeinheiten bewährt, als SI-Einheit hat sich das Joule durchgesetzt. 1 Joule (J) = Newtonmeter (Nm) = 1 Wattsekunde (Ws). Maßeinheiten von physikalischen Größen sind, auch bei unterschiedlichen Benennungen, gültig oder ungültig. Das gilt an jedem Wochentag, an jedem Ort, unter allen Versuchsbedingungen und für alle Energieformen.
So isses! Unser Physiklehrer sprach immer von "gottgegebenen Einheiten" ;)
Das ist nicht gottgegeben sondern das Ergebnis des ersten Internationalen Elektrizitätskongress am 20. und 21. September 1881 in Paris. Was dort passierte und wie die elektrotechnischen Einheiten an die mechanischen Einheiten angepasst wurden, kann man hier nachlesen:
Niemand zwingt Dich dazu, statt Joule Newtonmeter zu sagen, wenn das gerade keinen einleuchtenden Sinn ergibt. Du mußt nur wissen, daß Du die Freiheit hast, jederzeit Newtonmeter dafür zu sagen, sobald Dir das bei der Lösung einer Aufgabe weiterhilft.
Nehmen wir Dein Beispiel mit dem Sprengstoff, dessen Zweck es ja ist, Massen, z.B. Gebäudetrümmer, auf destruktive Weise in Bewegung zu setzen. Wenn wir ihn als Treibladung in einer Gewehrpatrone verwenden, dann geht ein Teil seiner Energie (typischerweise etwa 1/3, Wirkungsgrad ca. wie beim Automotor) auf das Geschoß über und wird zu dessen Bewegungsenergie. Und zwar über genau den Kraft-mal-Weg-Mechanismus, den die Einheit Newtonmeter ausdrückt: Die Verbrennungsgase schieben das Geschoß mit soundsoviel Newton über die Länge des Laufes. Im Automotor passiert das Gleiche: Im Zylinder explodiert das Treibstoff-Luft-Gemisch, setzt dabei chemische Energie (Joule) in Druck und Wärme um und übt nun über die Strecke des Kolbenhubes (Meter) Kraft aus (Newton).
Übriges wird das Newtonmeter sogar auch als Einheit des Drehmoments verwendet. Das Drehmoment ist etwas ganz anderes als Energie, dennoch gilt für beide die gleiche physikalische Dimension. Das kann verwirrend aussehen, aber es ist so in Ordnung. Es liegt an der Konstruktion des physikalischen Größensystems. Dieses System wurde mit der Absicht entwickelt, daß wir damit die Regeln der Natur auf eine vor allem richtige und zugleich für unser Denkorgan möglichst auch denkbare Weise beschreiben können. Mit der Denkbarkeit klappt es nicht hundertprozentig, die stößt öfters an Grenzen, aber man braucht sich dadurch nicht verunsichern lassen und meinen, dies seien die Grenzen der Richtigkeit.