Arbeit und Energie
Aufgaben
Definition:
Unter Vernachlässigung der Reibung ruft eine konstante Kraft in Richtung des Weges eine beschleunigte Bewegung einer Masse hervor. An der Masse wird Arbeit verrichtet.
Grundgrößen:
Arbeit W; Einheit [J]
Kraft F; Einheit [N]
Masse s; Einheit [m]
Verläuft die Kraft parallel zum Weg gilt:
W = F · s
Energie
Definition:
Unter Energie versteht man die an einem Körper verrichtete Arbeit.
Kinetische Energie (Bewegungsenergie):
Man spricht von kinetischer Energie, wenn die Energie abhängig von der Geschwindigkeit ist.
Für die kinetische Energie einer Masse m mit der Geschwindigkeit v gilt:
W = 1/2 · m · v2
Potentielle Energie (Lageenergie):
Man spricht von potentieller Energie, wenn die Energie abhängig vom Ort ist.
Für die Lageenergie einer Masse m mit der Höhe h über Bezugsniveau gilt:
W = m· g · h
Für die Spannungsenergie einer Feder mit der Federkonstante D und der verformten Strecke s gilt:
W = 1/2· D · s2
Energiesatz der Mechanik:
Die Summe aus kinetischer Energie und potentieller Energie entspricht in einem abgeschlossenen System der Gesamtenergie des Systems. Diese Gesamtenergie ändert sich nicht.
Wges = Wkin + Wpot = const.
