Energie Fxs und nicht F/s?
Hallo, wieso ist Arbeit F mal s? Ist es nicht eine Kraft die für eine Strecke wirkt? Also Kraft pro Strecke? Ich komm gar nicht mehr klar. Genau so wie bei kwh ist es ja kw pro stunde verbraucht wird oder nicht?
5 Antworten
Energie ist das Vermögen eine Arbeit verrichten zu können. Das ist z.B. die elektrische Energie in einer Batterie, oder die chemische Energie in einen gefüllten Benzintank im Auto, die Lageenergie in einem Stausee, usw... Energie hat die Einheit Wh, also Watt mal Stunde. (Vielleicht kommt die Verwirrung, weil manche Menschen zu der Geschwindigkeit km/h einfach "Stundenkilometer" sagen, oder der Bruchstrich übersehen wird... Das hatte meine Physiklehrer immer auf die Palme gebracht. :p)
Arbeit hat die gleiche Einheit und gibt an, wie viel von dem Energievorrat in eine andere Energieform umgewandelt wird. Die Geschwindigkeit ist aber dabei unerheblich... Das ist wie mit Hausaufgaben: Dem Lehrer ist egal, wie schnell sie gemacht werden, am Schluss müssen sie nur erledigt sein.
Leistung gibt an, wie schnell die Umwandlung von statten geht. Leistung ist Arbeit pro Zeit, also Watt. Du kannst dich entscheiden, die Arbwit mit geringerer Leistung langsam zu machen, oder mit mehr Leistung schneller.
Kraft ist das, was den Umwandlungsprozess "antreibt", bzw. durchührt. Kraft setzt dabei etwas in Bewegung. Dein Satz: "Kraft, die für eine Strecke wirkt" ist nicht falsch - aber anders zu sehen. Die Kraft muss für die Umwandlung während der gesamten Strecke wirken... Ein Beispiel zu finden, das nicht missverstanden werden kann, fällt mir nicht leicht - weil oft die Zeit eine Rolle spielt: viel Kraft - schneller fertig... Das liegt aber daran, weil die Strecke eben auch von Zeit und Geschwindigkeit abhängt. Das spielt aber für die Arbeit ja keine Rolle.
Am Besten geht die Erklärung an Technischen Mitteln, die Kraft und Weg beeinflussen: Flaschenzug, Getriebe, schiefe Ebene... Um den gleichen Höhenunterschied zu überwinden, kannst du wenig Kraft über eine lange Strecke anwenden, oder viel Kraft über eine kurze Strecke.
kWh ist eine Leistung, die über eine Zeit wirkt (kW mal Stunde), also Energie. Umgekehrt ist Leistung Energie pro Zeit (kWh/h = kW).
Genauso verhält sich das mit der Energieform Arbeit, da wirkt eine Kraft F entlang einer Strecke s, die Arbeit F mal s wächst mit der Kraft und/oder mit der Strecke, zB wenn man ein Gewicht über eine Höhe hochhebt.
Wenn du einen Gegenstand um 3 m hochhebst ist die Arbeit dabei sicher 3 mal so groß wie nur bei einem Meter, nicht 1/3.
Es wird ja für den Zeitraum X, sagen wir 1 Stunden, dauerhaft die Kraft F ausgeübt. Also summiert sich diese Kraft auf über den Zeitraum X, man multipliziert.
Ein anderes Beispiel: Das Schwimmbecken wird mit Wasser gefüllt, die Leitung produziert 10 l/min. Wenn du das Ganze für eine Stunde laufen lässt, sind jetzt im Pool 10 l/m * 60min => 600l Wasser.
Schreib dir das Ganze für Energie auch mal mit Einheiten auf, dann siehst du, dass es nur so Sinn macht.
Um einen Körper nach oben zu befördern, brauchst Du zunächst eine Kraft. Und die eingesetzte Arbeit wächst mit der Kraft und mit der Hubhöhe. Also gilt Arbeit = Kraft mal Strecke.
1 kWh ist die Energie, die mit der Leistung von 1 kW über 1 Stunde eingesetzt wird (1 kW mal 1 h). Nach 2 Stunden sind das 2 kWh und nach 3 Stunden 3 kWh. Also gilt: Energie = Leistung mal Zeit.
Zum Vergleich: Motortreibstoff liefert Energie. Der Spritverbrauch des Autos wächst mit der Motorleistung und mit der Dauer des Betriebes, also Leistung mal Zeit.