Wie veranschaulicht man die mechanische Leistung am besten?

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3 Antworten

Ich beziehe mich mal exakt auf den Text in deiner Frage. Ein Mensch schiebt eine Kiste über den Boden. Es geht dir wohl darum, wie man jetzt physikalisch korrekt darstellen kann, wer die Energie aufbringt. Dies kann man tatsächlich, man muss nur die Energiebilanzen richtig ausrechnen.

Angenommen, die Kiste wird nach rechts geschoben und rechts sei auch die positive Richtung. Die Reibungskraft sei 200N, die Geschwindigkeit sei 2 m/s.

Auf den Menschen wirken nun zwei horizontale Kräfte (Die Gewichtskräfte der beiden Körper lassen wir weg), unten am Fuß F1 = 200N nach rechts (in die positive Richtung) und an der Hand F2 = - 200N (also nach links, Gegenkraft der Kiste).

Die Leistung (besser: Der Energiestrom) an der Unterseite ist

P1 = F1 * v1 = 200N * 0 m/s = 0Watt,

denn die Füße bewegen sich relativ zum Boden nicht.

An Händen ist P2 = F2 * v2 = - 200N * 2 m/s = - 400 Watt.

Die Summe ist P = P1 + P2 = 0W - 400W = -400W

Aus dem Menschen fließt also ein Energiestrom von 400W hinaus. Man sieht, dass der Mensch also Energie aus seinem Inneren aufbringen muss.

Nun die Kiste: Links wirkt F3 = 200N (an der Stelle, wo die Hand ist) und unten am Boden die Reibkraft F4 = - 200N. DIe Geschwindigkeiten sind an beiden Stellen 2 m/s. Die Gesamtleistung ist also

P = P3 + P4 = 200N * 2 m/s + (-200)N * 2 m/s = 0Watt.

Die Bewegungsenergie der Kiste ist also ausgeglichen, sie bekommt genauso viel Energie vom Menschen wie sie an ihre Unterseite zur Entropieproduktion abgibt (Es wird warm):

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Man verrichtet Arbeit. Arbeit mal die Zeit, in der man die Arbeit verrichtet hat, ist Leistung.

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Zwei Schüler heben Bücher auf ein Regal. Sie haben genau die gleiche Zeit zur Verfügung und genau gleich viele gleich schwere Bücher.

 Der eine ist ein Schwächling und nimmt immer nur ein Buch auf einmal. Der andere ist kräftig und nimmt immer 10 Bücher auf einmal.

 Als die Zeit vorbei ist, hat der Schwächling gerade das letzte Buch hochgestellt und ist noch ganz außer Atem. Der kräftige Schüler hingegen sitzt seit 9/10 der Zeit auf dem Boden und ist tiefenentspannt, weil er die gleiche Arbeit in viel weniger Zeit geschafft hat, indem er eine größere Kraft aufgewandt hat. Er hat eine größere Leistung.

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