Beispiel im Alltag für Leistung (Physik)?

4 Antworten

shagdalbran
11.06.2019, 13:16

Zwei Männer (A und B) müssen jeweils 100 kg Ziegelsteine in den 10. Stock schleppen, also 30 Meter hoch..

A braucht dafür eine Stunde, B braucht zwei Stunden.

Wer hat mehr ARBEIT geleistet? Keiner. Beide haben dieselbe Arbeit geleistet: Arbeit = m*g*h also 100 kg mal 9,81 m/s^2 mal 30 Meter. Alles in Allem also ca: 29,5 kJoule.

ABER wer hat mehr geleistet? Arbeiter A, denn er hat dieselbe Arbeit in der Hälfte der Zeit erbracht. Leistung ist Arbeit geteilt durch Zeit. Je weniger Zeit bei gleicher Arbeit, desto höher die Leistung.

Anmerkung: Arbeit und Energie haben dieselbe Einheit (Joule). Man kann des erklären als ob Energie "mögliche" Arbeit ist und Arbeit bereits "umgesetzte Energie" ist.
mrmeeseeks8
11.06.2019, 13:19

Leistung ist ja als verrichte Arbeit oder allgemein Energie pro Zeit definiert, also P = delta_E / dt.

Wir sollten erst mal nach Dingen im Alltag suchen, welche Energie benötigen:

  • Ein Auto hat eine kinetische Energie von E = 1/2 * m * v^2. Um ein Auto (angenommene Masse von 1000 kg) also von 0 auf 100 km/h zu beschleunigen musst du ihm eine Energie in Höhe von 0.5*1000*(100/3.6)^2 J = 386 kJ zuführen. Wie lange würde ein Motor mit der LEISTUNG 100 PS (entspricht 100*0.74 Kilowatt) dafür benötigen? Rechnen wir doch mal aus. delta_E ist also 386 kJ, die maximale Leistung des Autos liegt bei 74 kW =>

74 kW = 386 kJ / T => T = 386 kJ/74 kW = 5.2 s (Das Auto würde also in idealen Bedingungen 5.2 s für von 0 auf 100 benötigen; in der Realität kriegst du die volle Leistung aber nicht auf die Straße, da Reifen nicht haften, weil du schalten musst; dann würde noch der Windwiderstand hinzukommen usw.).

  • Dein PC hat einen Stromverbrauch von 300 W. Watt ist die Einheit einer Leistung (1 W = 1 J /s), das bedeutet also, dass dein PC 300 Joule Energie pro Sekunde verbraucht. Wenn er also 5 Stunden läuft wie viel Energie hast du dann verbraucht?

P = E / T => E = P*T = 300 W * 5 h = 300 (J/s) * 5 * 60 * 60 s = 5400 kJ oder 5,4 MJ.

Bei der Stromrechnung bezahlst du nicht für die Leistung deiner Geräte, sondern für die verbrauchte Energie. Allerdings findest du dort keine Angabe in Joule, sondern in kWh (Kilowattstunden). Dies ist allerdings nur eine Alternative Angabe der Energie. Ein Gerät mit 300 W verbraucht in 5 Stunden eben (300*5) Wh = 1500 Wh = 1.5 kWh.

=> 5.4 MJ = 1.5 kWh

Mit 25 Cent pro kWh würde dich dein PC in 5 Stunden also 1.5 kWh * 0.25 €/kWh = 0.375 € = 38 Cent kosten.
Gehilfling
11.06.2019, 13:09

Es gibt nicht nur "die Leistung". Alleine, während du das tippst, nutzt du Formen der elektrischen Leistung. Beim Gehen nutzt du mechanische Leistung, und und und.
Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Masterstudium Elektrotechnik, Schwerpunkt Embedded Systems