Arbeit (Physik)?
Hey Leute,
ich hätte zwei Fragen an euch:
Ein Faß (60kg) wird auf einen Wagen geladen. (1m hoch getragen)
1. Frage: Wie groß ist die Kraft, die zum Hochheben des Fasses nötig ist?
2. Frage: Das Hochhalten auf einer schiefen Ebene geht viel einfacher. Dafür ist der Weg viermal so lang (also 4m). Wie groß ist jetzt die verrichtete Arbeit? Und wie ermittelt man die erforderliche Kraft?
Danke!
4 Antworten
Merke:Eine Kraft F ist immer das Produkt aus der Masse m mal der Beschleunigung a.
Formel: F=m*a
speziell bei der Gewichtskraft Fg=m*g mit g=9,81m/s² Erdbeschleunigung
bei dir Fg=60kg*9,81m/s²=588,6 N (Newton)
Wenn man das Faß anheben will,dann muß man diese Kraft aufbringen.
Die Hubarbeit wäre dann Epot=m*g*h=60kg*9,81m/s²*1m=588,6 Nm (Newton mal Meter)
1 Nm=1J (Joule)
1000 Nm=1000 J=1 kJ (Kilojoule)
potentielle Energie (Lageenergie) Epot=m*g*h
Für die potentielle Energie (Lageenergie) muß man eine Bezugsebene festlegen und im Normalfall ist das die Erdoberfläche.
Auf der Bezugsebene ist die potentielle Energie Epot=0
2) Bei der Ebene ist die erforderliche Kraft F geringer,aber der Weg s ist dafür aber auch länger
Hubarbeit ist auch hier Epot=m*g*h
h=Höhenunterschied von Punkt 1 nach Punkt 2
Hinweis:Es spielt dabei keine Rolle,auf welchem Weg der Punkt 2 erreicht wird.
Du hast ein Fass. Dieses Fass weg 60 Kilogramm. Das ist die Masse. Die Erdanziehungskraft drückt jetzt mit einer Kraft von 9,81 N/kg auch das Fass und die Kraft ist zum Erdmittelpunkt gerichtet.
Um das Fass also hochzuheben muss die Kraft der 9,81N/kg entgegenwirken und größer sein.
Es wirken also 9,81N/kg auf jeden Kilogramm des Fasses und der Fass hat eine Gesamtmasse von 60 Kilogramm also
F=m*g=60kg*9,81N/kg=588,6
Kg/kg kürzt sich weg und es bleibt N also Newton übrig und das ist die Einheit für die Kraft F.
Es musst also eine Kraft von mehr als 588,6 Newton der Schwerkraft entgegen wirken um das Fass hochzuheben. Um das Fass in der Luft zu halten muss die Kraft 588,6 Newton sein, denn dann währe das System statisch und in der Statik heben sich alle Kräfte auf ansonsten beginnen die Dinge damit sich zu bewegen.
- Das ist eine Fangfrage, weil die Kraft nicht abhängig davon ist, wie weit (wie hoch) das Ding gehoben werden muss. Die Formel hier ist: Kraft gleich Masse mal (Erd)Beschleunigung; F=m*g (also 60 x 9,81)
- Hier ist eine ander Forme hilfreich: Arbeit (oder Energie) ist Kraft mal Weg. Eine bestimmte Arbeit kann also mit viel Weg und wenig Kraft (schiefe Ebene, Flaschenzug) oder mit viel Kraft und wenig Weg (direkt) verrichtet werden. 4x so langer Weg bewirkt also -> ein Viertel der Kraft.
Kraft ist Beschleunigung mal Masse. (F=m*a)
Da das Fass aber wahrscheinlich mit gleichbleibender Geschwindigkeit nach oben getragen wird geht es eigentlich unr um die Arbeit.
Man könnte die Gewichtskraft vom Fass ausrechen: Fg=60kg*9,81m/s²