Physik potenzielle Energie?
Hallo,
kann mir jemand die Antwort zu den Fragen sagen?
Verrichtet man auch Arbeit, wenn man die Kiste längere Zeit in dieser Höhe hält?
Handelt es sich um Arbeit, wenn die Kiste auf gleicher Höhe entlang einer 10 m langen, ebenen Strecke getragen wird?
Danke im Voraus
4 Antworten
In der gefühlten Realität ist es so:
Sowohl das (körperliche) Hochhalten einer Kiste wie auch das horizontale Tragen brauchen körperliche Anstrengung und damit biologische Energie, man wird ja müde davon.
Physikalisch gesehen wollen die Lehrkräfte bei solchen Fragen jeweils darauf hinaus, dass physikalisch gesehen keine Arbeit am Objekt verrichtet wird.
Denn physikalische, mechanische Arbeit W (oder Energie E) ist definiert als Kraft mal Weg. E=F*s oder W=F*s
Und zwar Kraft und Weg in gleicher Richtung! Deshalb:
- Das Hochheben eines Körpers (Kraft und Wegrichtung sind senkrecht) braucht Energie
- Das horizontale Schleifen einer Kiste über den Boden oder das Schieben eines Wagens gegen den Gleit- oder Rollwiderstand braucht Energie (Kraft und Weg liegen horizontal)
- Hingegen braucht das Hochhalten keine Energie im physikalischen Sinn, weil kein Weg zurückgelegt ist, der Weg=0 ist, somit W = F*0 = 0
- Auch horizontales Verschieben (Tragen) braucht so gesehen "keine" Energie, weil die Kraft senkrecht steht (Gravitation) und der Weg horizontal gerichtet ist. Natürlich muss man die Reibungskraft in gleicher Richtung vernachlässigen, die wir auch beim Gehen oder ein Wagen auf einer Schiene beim Rollen oder man sogar auf Glatteis hat. (Aber eben, logisch wird man müder, ein Gewicht zu tragen als keines.) Aber am Objekt (an der Kiste) wird eben keine Arbeit verrichtet, sie hat ja nachher nicht zusätzliche Energie gegenüber vorher, ausser sie würde hochgetragen.)
Die Kiste auf einer bestimmten Höhe zu halten braucht Kraft, ist aber physikalisch keine Arbeit. Arbeit ergibt sich aus Kraft mal Weg. Du kannst die Kiste ja auf einen Tisch stellen und dann wirkt einfach die Gewichtskraft durch die Erdanziehung.
Auch seitliches Verschieben ändert nichts an der potentiellen Energie und geht mit entsprechenden Hilfsmitteln wie Rollen leicht, da in diesem Fall nur die Reibung überwunden werden muss, was einer geringen Arbeit gleichkommt.
In beiden Fällen nein. Warum ist es dann aber trotzdem anstrengend, eine Kiste in der Höhe zu halten? Das liegt daran, wie unsere Muskeln arbeiten. Diese sind nicht statisch, sondern "pulsieren" leicht. Deshalb verrichten die Muskeln doch Arbeit, obwohl physikalisch keine Arbeit verrichtet wird.
Wenn man die Kiste nicht bewegt wird keine Arbeit verrichtet. Wenn man hingegen den Bewegungszustand der Kiste ändert (Beschleunigen oder Bremsen) wird Arbeit verrichtet.