W = F*s?

4 Antworten

Du bist da auf einen von vielen Fällen gestoßen, bei denen ein Wort sowohl in der Alltags- als auch in einer Fachsprache verwendet wird, jeweils aber eine andere Bedeutung hat. Der Fehler liegt dann darin, die Bedeutung aus dem Alltag in die Fachsprache zu übertragen.

Spinnen wir doch das Beispiel weiter. Dein Vater geht morgens aus dem Haus und sieht die Steine vor dem Haus liegen. Du gehst dann tagsüber heimlich her und schleppst alle Steine nach hinten. Dann schleppst du sie alle wieder nach vorne. Das machst du 3-mal nacheinander bis sie am Schluss wieder alle vorne liegen. Abends kommt Vater nach Hause und sieht alle Steine so liegen wie am Morgen. Du erzählst ihm, du hättest wahsinng viel gearbeitet und Steine geschleppt. Wird er dir glauben?

In der Physik spricht man nur dann von mechanischer Arbeit, wenn sich dadurch die Energie von dem Körper erhöht, den man bewegt. Das passiert aber nur, wenn Kraft und Weg in dieselbe Richtung zeigen. Kraft und Weg sind Vektoren. Das Produkt aus zwei Vektoren ist ein Skalarprodukt. Das Skalarprodukt von zwei senkrecht aufeinander stehenden Vektoren ist aber immer = 0. Wenn man also einen Gegenstand waagrecht schleppt, die Schwerkraft aber senkrecht dazu steht, wird keine physikalische Arbeit geleistet. Hättest du einen extrem leicht laufenden Wagen genommen und die Steine damit nach hinten gefahren, wäre es auch nicht so anstrengend gewesen.

Wieso erhöht sich nur dann die Energie?
Wenn ich aber z. B. den Stein schiebe, dann gebe ich ihm doch eine Kraft entlang eines Weges?

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@NetterGau

Dann verrichtest du Reibarbeit. Die erhöht die Energie des Steines bzw. der Erde, indem diese durch die Reibung etwas wärmer werden.

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@Hamburger02

Wenn ich aber einen Körper bewege, dann bekommt er doch kinetische Energie, wieso ist das keine ARbeit?

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@NetterGau

Das ist korrek. Wenn der Körper durch das schieben eine Geschwindigkeit erhält, dann ist das Beschleunigungsarbeit. Dazu musst du aber die Kraft in Bewegungsrichtung aufbringen. Wenn du ein Autoi seitlich schiebst, wird es keine Geschwindigkeit nach vorne aufnehmen. Und bei den Steinen, die nach hinten im Hpf liegen, ist auch keine Geschwindigkeit feststellbar.

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@Hamburger02

Aber es war Geschwindigkeit feststellbar. UNd wenn ich ein Auto seitlich bewege, dann ist doch auch Geschwindigkeit feststellbar

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@Hamburger02

Nein, aber dann verrichte ich doch trotzdem eine Arbeit? Die Frage ist: Wie ist es möglich, eine Kraft nicht in Bewegungsrichtung auszuüben?

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Die von die genannte Arbeit ist die physikalische Arbeit. Alle Anwendungen, die davon abweichen, muß man untersuchen. Wenn du Steine anhebst, dann verrichtest du physikalische Arbeit (Gewicht *Höhe). Hälst du die Steine, dann ist das keine physikalische Arbeit gem der Definition. Dennoch müssen die Muskeln die Haltekraft aufbringen und da ist in Richtung der biochemischen Arbeit einiges unterwegs. Wenn die Energievorräte des Muskels erschöpft sind, bist auch du ertschöpft und kannst den Stein nicht mehr halten. Ähnlich beim Gehen. Jeder Schritt erfordert eine bestimmte Beschleunigung und ein Abbremsen, ein gewisses Heben und Senken des Körpers, ggf. mi einer Last. All dies ist im Wesenltichen imt dem verbraten von Energie durch die biochemischen Prozesse in der Muskulatur verbunden...

dass waagerecht keine Kraft entsteht, stimmt ja nicht, denn man muss die träge Masse erst beschleunigen und dann wieder abbremsen. Darum verbrauchen Autos auch in Holland Treibstoff (nicht nur wegen des Luftwiderstands).

Du hättest die Steine ja auch (auf Ladeflächenhöhe) auf einen Rollwagen legen können. Der benötigt (abgesehen von der Rollreibung) ja auch keine Arbeit. Und für die Rollreibung gilt wieder W = F*s, wobei diese Arbeit in Wärme umgesetzt wird.