Umwandlung von Arbeits- Energie-Leistungs

Grundwissen
Umwandlung von ArbeitsEnergie-Leistungs-Einheiten
Theorie:
Energien und Arbeiten kommen sowohl in der
Mechanik, der Wärmelehre und der
Elektrizitätslehre vor. Damit ist verständlich,
dass es für Arbeit und Energie mehrere
verschiedene Einheiten gibt. Diese Seite soll
Ihnen zeigen, welcher Zusammenhang
zwischen den verschiedenen Einheiten besteht.
Formel für mechanische Arbeit: W = F·s → Einheit der mechanischen Arbeit: [W]
= 1 N·m = 1 J
Formel für die kinetische Energie:
→ Einheit für die kinetische
Energie:
Da sämtliche Arbeits- und Energieeinheiten gleichwertig sind, folgt hieraus die
erste wichtige Beziehung für die Umwandlung von Arbeits-Energie-Einheiten:
Formel für die elektrische Arbeit: W el = U·I·t → Einheit für die elektrische Arbeit:
[W el] = 1 V·A·s = 1 Ws
Auf Grund der Festlegung der Einheit 1V folgt die zweite wichtige Beziehung für
die Umwandlung von Arbeits-Energie-Einheiten.
Formel für die Leistung:
Einheit für die Leistung:
Musteraufgabe:
Ein Elektromotor, der als verlustlos angenommen
wird, zieht einen Körper der Masse m = 5,0 kg um h
= 9,0 m hoch. Wie lange braucht der Motor hierfür,
wenn der Strom durch den Motor I = 2,0 A ist und die
Spannung U = 230 V beträgt?
g = 10 N/kg!
Lösung:
Elektrische Arbeit = Hubarbeit
Aufgaben:
1. Ein Sprinter mit der Masse 80 kg läuft die 100m-Strecke mit der
Durchschnittsgeschwindigkeit von 36 km/h.
Wie groß ist seine Geschwindigkeit in m/s? [10 m/s]
Welche durchschnittliche Leistung (in Watt) erbringt der Läufer? [400 W]
Welchen Strom würde ein Motor mit der gleichen Leistung aus dem Netz
entnehmen? [1,7 A]
2. Weisen Sie nach, dass 0,005 J/As = 5 mV ist.
3. Vereinfachen Sie:
Wandlen Sie 40 kWh in J um. [1,4·10 8 J]
4. Aus welcher Höhe müsste ein Auto mit m = 1,0 t herunterfallen, damit es
kurz vor dem Auftreffen am Boden die gleiche kinetische Energie hat, wie
wenn es mit 60 km/h auf ebener Straße dahinfahren würde? [14 m]