12 - Medi

2 Mechanik
2.4.1 Verschiebearbeit
2
1
∙ m ∙ v2
2
Ekin =
Die Verschiebearbeit ist definiert als Kraft mal
Weg: W = F ∙ s
Kinetische Energie ist also gespeicherte Beschleunigungsarbeit.
Dabei ist nur der zum Weg parallele Anteil der
Kraft für die Arbeit effektiv (effektive Kraft), alle
anderen Kraftrichtungen sind für die Verschiebearbeit wirkungslos.
2.4.4 Brennwert
angreifende Kraft
α
effektive Kraft
In diese Richtung
wird der Wagen gezogen
(effektive Richtung)
Der Brennwert ist ein Maß für den Energiegehalt eines Stoffs. Verbrennst du z. B. ein Stück
Erdbeerkuchen in einem Ofen und misst, wie
viel Wärmeenergie frei wird, kennst du den
physikalischen Brennwert des Kuchenstücks.
Der biologische Brennwert dagegen ist die
Energie, die der Organismus maximal aus dem
Stück Erdbeerkuchen gewinnen kann.
2.4.5 Leistung
Abb. 7: Kraftvektoren bei der Verschiebearbeit
medi-learn.de/6-phy-7
W
t
2.4.2 Hubarbeit und potenzielle Energie
P=
Beim Hochheben eines Körpers verrichtest du
Hubarbeit gegen die Gewichtskraft des Körpers. Die Hubarbeit ist definiert als Gewichtskraft mal Höhenänderung: W = m ∙ g ∙ Δh
[P] =
Befindet sich der Körper in einer Höhe h (unabhängig davon, wie er dort hingekommmen
ist), besitzt er die potenzielle Energie (Lageenergie): Epot = m ∙ g ∙ h
Potenzielle Energie ist also gespeicherte
­Hubarbeit.
2.4.3 Beschleunigungsarbeit und
­kinetische Energie
12
Die Leistung ist definiert als Arbeit W pro Zeit t:
J
= W (Watt)
s
Wenn du also dieselbe Arbeit in kürzerer Zeit
verrichtest, ist deine Leistung größer.
Übrigens ...
Leistung mal Zeit ergibt Energie. Auf
der Stromrechnung wird die verbrauchte Energiemenge z. B. in Kilowattstunden angegeben.
2.4.6 Wirkungsgrad
Eine Maschine (oder ein Organismus) kann
Energie in Arbeit umwandeln. Allerdings gelingt dies nicht vollständig, da einTeil der Energie z. B. durch Reibung oder Umwandlung in
Wärme verloren geht. Je höher der Wirkungsgrad ist, desto wirtschaftlicher ist die Maschine:
Beim Beschleunigen eines Körpers der Masse m (die Geschwindigkeit ändert sich um Δv)
verrichtest du Beschleunigungsarbeit gegen
die Reibungskraft:
1
W=
∙ m ∙ (Δv)2
2
Wirkungsgrad =
Körper, die sich mit einer endlichen Geschwindigkeit v bewegen, besitzen kinetische Energie
(Bewegungsenergie):
Der Wirkungsgrad hat keine Einheit und wird
meistens in Prozent angegeben.
verrichtete Arbeit
zugeführte Energie