Physik -> Arbeit von Federn

[Gregor]

Ishildur schrieb:

Wenn ich einen Koffer auf einer horizontaler Ebene um 10m verschiebe, dann habe ich laut meinem Physikbuch arbeit geleistet

Nein, das hast Du falsch in Deinem Physikbuch gelesen. Du integrierst da die Kraft über den Weg. ...was Du übersehen hast ist, dass da ein Skalarprodukt steht. Das heißt, dass auch noch der Winkel zwischen Kraft und Weg ins Spiel kommt. ...und zwar ein Cosinus davon. Deine Arbeit ist also so in etwa:

W = F * s * cos(alpha).

Da alpha hier 90° ist, ist die Arbeit also 0.

[Bashar]

Gregor schrieb:

Da alpha hier 90° ist, ist die Arbeit also 0.

Der Winkel gegen die Reibungskraft ist 180°.

[Henno]

Und außerdem gehts um die Kraft, die er aufbringt und nicht der Koffer ihm entgegenbringt.

Und der Spitzensportler hat am Ende die komplette Energie in Wärmeenergie umgewandelt...

[Gregor]

Bashar schrieb:

Gregor schrieb:

Da alpha hier 90° ist, ist die Arbeit also 0.

Der Winkel gegen die Reibungskraft ist 180°.

Ich war von den klassischen idealen Modellen in Physikbüchern ausgegangen. Wenn da so ein Beispiel kommt, dann wird Reibung normalerweise vernachlässigt. In der realen Welt verliert man bei so einem Vorgang natürlich Energie. ...jede Menge Energie. Man leistet also in gewisser Weise Arbeit. Diese Energie kann später aber nicht weitergenutzt werden. Insofern ist die Frage, was man unter "Arbeit leisten" versteht.

[Bashar]

Gregor schrieb:

Bashar schrieb:

Der Winkel gegen die Reibungskraft ist 180°.

Ich war von den klassischen idealen Modellen in Physikbüchern ausgegangen.

Schon klar, aber in dem Posting, auf das du geantwortet hast, war schon spekuliert worden, dass die Arbeit, die dabei verrichtet wird, in Reibungswärme umgesetzt wird.

[Ishildur]

Nein, das hast Du falsch in Deinem Physikbuch gelesen.

Zitat aus dem Physikbuch:

Wie gross ist die Arbeit, die an einem Koffer verrichtet wird, wenn auf ihn eine konstante Kraft von 50 N wirkt und er dadurch um 2.5 m verschoben wird? Der Koffer wird parallel zur Kraft verschoben.

Lösung aus dem Physikbuch:

W = F * s * cos(a) = 50N * 2.5m * cos(0) = 125J

Ich nehme mal an, dass die Gleitreibungskraft 50N beträgt und dadurch eine Wärmeenergie von E(Q) von 125J entsteht? Ansonsten würde ich nun gar nichts mehr verstehen?!

Die nächste Aufgabe:

Berechnen Sie, wie gross die Arbeit ist, die an einem 15kg schweren Koffer verrichtet wird.

a) Der Koffer wird auf einem horizontalen 100m langen Förderband transportiert.

Zu dieser Aufgabe habe ich leider keine Lösung, aber vermute mal foldendes:

Aufgrund der Tatsache, dass der Koffer auf einem Förderband liegt, entsteht während dem Transport keine Gleitreibung und somit haben wir nur noch die zum Gravitationszentrum wirkende Gewichtskraft F(g).

W = m*g*s*cos(90°) = 15kg*9.81m/s^2*100m*cos(90°) = 0 Joule => weil cos(90°) = 0
Fazit, es wird keine Arbeit verrichtet?!

Ist das so nun korrekt?

[Gregor]

Bashar schrieb:

Schon klar, aber in dem Posting, auf das du geantwortet hast, war schon spekuliert worden, dass die Arbeit, die dabei verrichtet wird, in Reibungswärme umgesetzt wird.

Hatte ich ehrlich gesagt erst im Nachhinein gemerkt. ...ich sollte die Beiträge vielleicht ganz lesen, bevor ich antworte.

[Gregor]

Ishildur schrieb:

Ich nehme mal an, dass die Gleitreibungskraft 50N beträgt und dadurch eine Wärmeenergie von E(Q) von 125J entsteht? Ansonsten würde ich nun gar nichts mehr verstehen?!

Ja, das ist wohl so zu verstehen.

[Henno]

Ishildur schrieb:

Ich nehme mal an, dass die Gleitreibungskraft 50N beträgt und dadurch eine Wärmeenergie von E(Q) von 125J entsteht? Ansonsten würde ich nun gar nichts mehr verstehen?!

Ja, das ist korrekt. Es ist allerdings unerheblich, wie eine Gegenkraft aufgewendet wird (hier durch irgendeine Art von Reibung).

Berechnen Sie, wie gross die Arbeit ist, die an einem 15kg schweren Koffer verrichtet wird.

a) Der Koffer wird auf einem horizontalen 100m langen Förderband transportiert.

Zu dieser Aufgabe habe ich leider keine Lösung, aber vermute mal foldendes:

W = m*g*s*cos(90°) = 15kg*9.81m/s^2*100m*cos(90°) = 0 Joule => weil cos(90°) = 0
Fazit, es wird keine Arbeit verrichtet?!

Ist das so nun korrekt?

Nein, also hier hat der Koffer nachher mehr Energie als vorher (Potentielle Energie, die du z.B. durch fallen lassen in kinetische Energie umwandeln könntest.

Wieso trägst du als Winkel 90 Grad ein? Du übst die Kraft doch direkt senkrecht nach oben aus, also sind es wieder 0 Grad.

Ahso, und bevor jetzt jemand damit kommt: Hierbei kommt es nicht darauf an, wie du die Kraft richtest, sondern, wie sie auf den Körper gerichtet ist, denn es gibt Systeme, die die Kraft umlenken (wie z.B. ein Flaschenzug, wo du nach unten ziehst, aber die resultierende Kraft auf den Körper nach oben geht).

[Mr.Fister]

Ishildur schrieb:

Nein, das hast Du falsch in Deinem Physikbuch gelesen.

Zitat aus dem Physikbuch:

Wie gross ist die Arbeit, die an einem Koffer verrichtet wird, wenn auf ihn eine konstante Kraft von 50 N wirkt und er dadurch um 2.5 m verschoben wird? Der Koffer wird parallel zur Kraft verschoben.

Lösung aus dem Physikbuch:

W = F * s * cos(a) = 50N * 2.5m * cos(0) = 125J

Und hier die Begründung, warum du falsch gelesen hast: Im Physikbuch steht "parallel zur Kraft". Du sprachst von "entlang einer horizontalen Ebene". Die einzige Kraft ist hier die Gravitationskraft (wenn du dich mit konstanter Geschwindigkeit bewegst - so Scherze wie das auf und ab der einzelnen Schritte vernachlässigt), und die ist eben nicht parallel, sondern senkrecht zur Verschiebung. Deswegen steht in der Lösung des Physikbuchs ein cos(0) während man im anderen Beispiel cos(90°) einsetzen müsste, was gerade 0 ergibt.