In diesem Video geht es um Arbeit, Energie und Leistung. Drei wichtige Größen der Mechanik. Wenn man eine Kraft aufbringt, um etwas zu bewegen, dann wird das in der Physik als Arbeit bezeichnet.
Die Arbeit ist umso größer, je mehr Kraft man aufwenden muss und umso weiter man etwas bewegen muss. Die Kraft wird mit F Der Weg mit S abgekürzt. Die Arbeit wird mit einem großen W abgekürzt. Das W steht für das englische Wort work. Die Formel für die Arbeit lautet deshalb W gleich F mal S.
Die Maßeinheit setzt sich also aus Newton für Kraft und aus Meter für die Strecke zusammen. Die Einheit für die Arbeit ist deshalb Newtonmeter. Ein Newtonmeter ist ein Joule. Joule wird mit einem großen J abgekürzt. Aber schauen wir uns das mit einem Beispiel an.
Wir heben ein Buch in ein Regal. Das Buch wiegt 1 kg, daher benötigen wir dafür ungefähr 10 N. Wir heben das Buch 2 m hoch, deshalb beträgt die Arbeit 10 mal 2. also 20 Newtonmeter bzw. 20 Joule.
Hier siehst du drei Beispiele für Arbeit. Bei der Hubarbeit wird eine Masse hochgehoben. Bei der Reibungsarbeit entsteht durch Reibung Wärme.
Bei der Verformungsarbeit bewirkt eine Kraft die Verformung eines Gegenstandes. Arbeit ist Übertragung von Energie. In der Physik kann Energie nicht vernichtet oder erzeugt, sondern nur in eine andere Energie umgewandelt werden.
Man nennt diese Regel Energieerhaltungssatz. Doch das erkläre ich dir am besten mit einem Beispiel. Ein Tennisball liegt am Anfang auf einer Höhe von einem Meter.
Er hat potenzielle Energie, da er in der Höhe liegt. Wenn der Ball die schiefe Ebene hinunterrollt, dann wird aus der potenziellen Energie kinetische Energie, da die Geschwindigkeit immer höher wird. In der Ebene wird diese kinetische Energie dann zu Wärmeenergie, da durch Reibung mit dem Untergrund und durch den Luftwiderstand Wärme entsteht.
Die Energie dieser Höhe, der Geschwindigkeit und der Wärme sind immer gleich hoch. Es wurde also keine Energie verloren oder gewonnen. Neben der potenziellen, kinetischen und Wärmeenergie gibt es noch viele andere Arten von Energie. Elektrischer Strom liefert elektrische Energie. Unser Körper nimmt chemische Energie in Form von Lebensmitteln auf.
Sonnenenergie nutzen wir nicht nur für Solaranlagen, auch Windenergie, Wasserenergie, Biomasse, Holz und fossile Energie stammen ursprünglich von der Sonne. Die Leistung wird in der Physik mit einem großen P abgekürzt. Das P stammt vom englischen Wort Power.
Wir kennen schon die Arbeit, abgekürzt mit einem großen W. Die Leistung ist die Arbeit, die in einer bestimmten Zeit verrichtet wird. P ist also W durch T. Die Maßeinheit für die Leistung ist Watt. Watt wird wie die Arbeit mit einem großen W abgekürzt.
Da Watt eine sehr kleine Einheit ist, verwendet man eher Kilowatt. Das sind 1000 Watt oder Megawatt. Das sind eine Million Watt. Die Einheit Watt wurde nach dem schottischen Wissenschaftler und Ingenieur James Watt benannt, der einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung der Dampfmaschine geleistet hat.
Die Leistung wurde früher meistens in Pferdestärken, also in PS angegeben. 1 PS ist die Leistung, wenn in einer Sekunde 75 kg 1 m hochgezogen werden. Auch heute wird vor allem bei Autos noch die Einheit PS verwendet.
1 PS entspricht 0,75 kW. 1 kW entspricht 1,33 PS. Ich hoffe, du hast meine Erklärungen verstanden.
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