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Die mechanische Arbeit

Wirkt eine Kraft auf einen Körper ein, so wird mechanische Arbeit verrichtet. Die Arbeit wird in Joule oder Newtonmetern angegeben.

Für die mechanische Arbeit gilt, wenn die Kraft konstant ist und in Richtung des Wegs wirkt:

Alternativ, also wenn die Kraft in eine andere Richtung wirkt, gilt:

Eine andere Möglichkeit zur Bestimmung bieten sogenannte F-s-Diagramme, hierbei ist die Arbeit gleich der Fläche, welche vom Graphen eingeschlossen wird.

 

Man unterscheidet die verschiedenen Arten mechanischer Arbeit, wie folgt:

  1. Hubarbeit (Heben von Körpern)
  2. Verformungsarbeit (Verformung von Körpern)
  3. Beschleunigungsarbeit (Beschleunigung von Körpern)
  4. Reibungsarbeit (Hemmung der Bewegung eines Körpers durch Reibung)
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Die mechanische Energie

Die mechanische Energie beschreibt die Fähigkeit eines Körpers, bedingt durch seine Lage oder seine Bewegung mechanische Arbeit zu verrichten, Wärme oder Licht abzugeben bzw. auszusenden.

Die mechanische Energie wird in Joule oder Newtonmetern angegeben. Man unterscheidet bei der mechanischen Energie zwischen potenzeiller Energie und kinetischer Energie.

  1. potentielle Energie (Lageenergie)
  2. kinetische Energie (Bewegungsenergie)

Die mechanische Energie und Arbeit hängen zusammen. Es gilt:

Das bedeutet, dass die mechanische Arbeit gleich groß der Änderung der mechanischen Energie ist.

Bei der mechanischen Energie gilt, wenn diese in keine andere Energie umgewandelt wird, folgender Energieerhaltungssatz:

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Die mechanische Leistung

Die mechanische Leistung , gibt an wie viel Arbeit pro Zeiteinheit verrichtet wird, also z.B. in einer Sekunde. Die Leistung wird in Watt angegeben.

Es gilt also für die mechansiche Leistung:

Bei einem sich gleichförmig bewegendem Körper gilt jedoch:

Der Wirkungsgrad

Der Wirkungsgrad gibt an, welcher Anteil der aufgewandten Energie in nutzbringende Energie umgewandelt wird.

Für die Berechnung des Wirkungsgrads gilt:

Es kann jedoch auch mit der Arbeit oder Leistung gerechnet werden, dies in genau gleicher Weise wie oben mit der Energie. Also immer den Nutzen durch den Aufwand dividieren.

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Kurzüberblick

➤ Wenn eine Kraft auf einen Körper wirkt, so wird mechanische Arbeit verrichtet.

      • Es gilt für die mech. Arbeit:
      • Es gibt verschiedene Arten mech. Arbeit:
        • Hubarbeit, Verformungsarbeit, Beschleunigungsarbeit, Reibungsarbeit

➤ Die mechanische Energie beschreibt die Fähigkeit eines Körpers, bedingt durch seine Lage oder seine Bewegung mechanische Arbeit zu verrichten, Wärme oder Licht abzugeben bzw. auszusenden.

      • Für die potentielle Energie gilt:
      • Für die kinetische Energie gilt:
      • Zusammenhang zwischen mech. Arbeit und Energie:
      • Es gilt der Energieerhaltungssatz:

➤ Für die mechansiche Leistung gilt:

➤Für den Wirkungsgrad gilt:

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