Arbeit=Kraft*Weg...aber was ist mit der Zeit?

7 Antworten

du hast vor lauter arbeit die leistung übersehen.wenn du von der gleichen reibung und dem gleichen gewicht ausgehst, dann erreicht der stein beim schieben mit 10 N die doppelte geschwindigkeit.

was du bisher beschreibst, sind newton mal meter. also newtonmeter... es geht hier aber um newtonemtersekunden...

lg, Anna

Du betrachtest in deiner Überlegung implizit die Reibung mit. Durch diese Reibung wird ein Teil der Energie in Wärme umgewandelt, idR nimmt die Gleitreibung mit der Geschwindigkeit zu und somit hast du bei höheren Geschwindigkeiten auch mehr Reibungsverluste.

Damits passt musst du dir die Reibung weg denken. Wenn du 5J Arbeit an deinem Stein verrichtest dann hat dieser am Ende eine kinetische Energie von 5J. Damit er zum stehen kommt musst du diese Energie irgendwie wieder aufnehmen zB indem du ihn aktiv abbremst.

Wenn du den Stein mit 10N anschiebst hast du am Ende 10J kinetische Energie welche du aufnehmen musst.

Wenn du jetzt den Stein auf einer rauen Oberfläche mit 5N 1m weit schiebst dann verrichtest du letztenendlich 5J Arbeit welche durch Reibung in Wärme umgewandelt wird, sofern die potenzielle Energie des Steins sich nicht ändert. Wenn du den Stein mit 10N 1m weit schiebst, verrichtest du natürlich auch 10J Arbeit welche auch hier komplett in Wärme umgewandelt werden.

Ok dankeschön und wie ist das beim Fahrrad fahren? Wenn ich da 100m fahre mit 5N und danach mit 10N dann muss doch auch da die Energie irgendwo hin und hier gibt es doch eigentlich keine Reibung oder?

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@T33nboy

Gäbe es beim Radfahren keine Reibung, könnte das Rad nicht fahren. Das Rad fährt nur, gerade weil es Reibung gibt. Das merkst Du, wenn Du mal auf einer Eisfläche radfährst. Dort ist die Reibung vermindert - und entsprechend "gut" kommst Du auch voran und um die Kurve (wenn Du dieselbe Kraft aufwendest, wie ohne Eis).

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@ohwehohach

Was wäre denn ein realistischer Fall von verrichteter Arbeit ohne Reibung?

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@T33nboy

Das gibt es unter realen Bedingungen nicht. Es geht Dir ja offensichtlich um den Energieerhaltungssatz.

Nehmen wir mal "reibungsfrei" an, Du überträgst 5J kinetische Energie an den Stein, dann "hat der Stein die Energie". Um den Stein aber nach 1m abzubremsen, musst Du seine Energie wieder aufnehmen => Verlust = 0. Dasselbst gilt, wenn Du 10J kinetische Energie an den Stein überträgst.

Da es in der Praxis aber keine reibungsfreien Systeme gibt, findet immer eine Energieumwandlung statt. Das heißt, dass Deine 5J oder 10J im Endeffekt in Wärmeenergie umgewandelt werden.

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@T33nboy

Ein dem nahe kommender Fall wäre der schiefe Wurf solange die Geschwindigkeiten des Objekts so klein bleiben, dass man die Luftreibung vernachlässigen kann.

Nehmen wir an ein Stein wird mit einer Feder konstant mit einer Kraft von 100N über einen Weg von 1m beschleunigt, dann hat der Stein beim austritt aus dem Mechanismus 100J Energie.

Sofern man die zunahme der Potenziellen Energie im Federmechanismus vernachlässigen kann, kann man mit guter Näherung sagen, dass die ganzen 100J in der Kinetischen Energie des Steins stecken, der Stein wird also jetzt so hoch fliegen bis seine Potenzielle Energie genau 100J beträgt und danach wieder zu Boden fallen.

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@T33nboy

Die Reibung ist beim Radfahren verringert aber nicht ganz weg.

Wenn du aber genau 100m mit einer Kraft von 5N fährst dann hast du danach eine Arbeit von 500J verrichtet. Sofern dich die Rollreibung und Lagerreibung nicht abbremst musst du damit du stehen bleibst die Bremse betätigen und dann geht die Energie über die Bremse in Wärme über.

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Wie Du schon sagst: Die Zeit spielt in der Rechnung einfach keine Rolle. Ja, im zweiten Fall hast Du doppelt so viel Arbeit "verrichtet", wie im ersten Fall.

Es hilft eventuell folgender Gedankengang.

Nehmen wir mal an, Du brauchst bei 5N für den einen Meter 10 Sekunden. Dann brauchst Du in der Theorie bei 10N nur 5 Sekunden und machst 5 Sekunden nichts. Das bedeutet:

Bei 5N wendest Du für dieselbe Arbeit die gesamte Zeit eine gewisse Kraft auf.

Bei 10N wendest Du 5 Sekunden lang eben höhere Kraft auf, dafür aber 5 Sekunden gar keine. Im Endeffekt hast Du aber dieselbe Arbeit geleistet. Nur die Leistung ist höher.

Ja aber wenn ich die Arbeit ja dann ausrechnen will nehme ich die Zeit ja nicht mit sondern den Weg und dann habe ich einmal 5J und einmal 10J obwohl ich ja die gleiche Arbeit verrichtet haben müsste?

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@T33nboy

Löse Dich von der Anschauung: Arbeit ist die Kraft, die Du aufwendest, über den Weg, den Du zurücklegst. Wendest Du mehr Kraft auf bei gleichm Weg, dann ist die Arbeit höher.

Ich sage ja auch nur, dass wenn Du es anschaulich betrachten willst, dann hast Du über kurze Zeit eine hohe Leistung erbracht, und dann über die Restzeit im Vergleich zum geringeren Kraftaufwand gar keine Leistung. Daher mittelt sich das. Du bringst bei beiden Varianten dieselbe Leistung auf, die Arbeit ist im zweiten Fall aber höher.

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@ohwehohach

Ja aber wo sind die 5J mehr hingegangen die müssen ja jetzt irgendwo sein? Ich meine wenn ich den Stein dann mit 5MJ schiebe und nur eine milisekunde brauche dann muss die Energie ja auch irgendwo hin gegangen sein?

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@T33nboy

Naja, die Energie, die Du aufwendest, verwandelt sich in kinetische Energie - der Stein bewegt sich ja.

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@T33nboy

Arbeiten wir mal mit anderen Begriffen. Die Begriffe, die tatsächliche Einheiten darstellen, markiere ich mal fett:

Deine Aufgabe ist es, einen Stein einen Meter weit zu rollen.

Du kannst jetzt 5N Kraft aufwenden um das zu tun. Du leistest also 5J Arbeit, um Deine Aufgabe zu erledigen.

Du kannst Dich aber auch reinhängen und 10N Kraft aufwenden. Dann leistest Du 10J Arbeit für dieselbe Aufgabe. Klar, Du brauchst auch weniger lang, aber das ist nicht relevant.

Für die Aufgabe, den Stein 1m weit zu rollen, hast Du im zweiten Fall einfach mehr Arbeit geleistet. Und daher ist in diesem Fall auch die Leistung höher (Joule / s).

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@ohwehohach

Aber am Ende ja nicht mehr also muss sie woanders hingegangen sein und wiederkbekommen kann ich sie ja auch nicht haben weil wenn ich das 10 Stunden mache bekomme ich ja auch nicht beim stoppen die Energie von 10 Stunden Arbeit verrichten wieder?

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@T33nboy

Du verwechselst den Begriff "Arbeit" aus der Physik mit dem Begriff "Tätigkeit". "Arbeit" ist einfach definiert als Kraft * Weg. Du musst Dich von der Anschauung lösen.

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