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Hubarbeit

Ein Körper mit der Gewichtskraft Fg wird um die Höhendifferenz h angehoben. Die dabei verrichtete Hubarbeit beträgt:

Beispiel

Eine Bücherkiste m = 25 kg wird vom Fußboden auf einen Schrank der Höhe h = 2 m angehoben. Welche Arbeit wird dabei verrichtet?

Die Reibarbeit

Die verrichtete Arbeit beträgt:

Ein Körper wird entlang einer Strecke s verschoben.
Die Reibung verursacht dabei die Reibungskraft F_r.

Beispiel

Auf einem Schlitten der Masse m1 = 10 kg sitzt ein Schüler der Masse m2 = 50 kg. Der Schlitten wird s = 300 m über Eis gezogen. Wie groß ist die dabei verrichtete Arbeit? (Reibungszahl µ = 0,02) 1. Berechnung der Reibungskraft: 2. Berechnen der Arbeit: Die verrichtete Arbeit beträgt W = 3600 Nm.

Beschleunigungsarbeit

Soll ein Körper aus der Ruhe heraus auf eine bestimmte Geschwindigkeit gebracht werden, so ist dazu eine Kraft, die Beschleunigungskraft Fb erforderlich. Sie wirkt auf der Beschleunigungsstrecke s. (z.B. Kugelstoßen)

Beispiel

Eine Kugel der Masse m = 5 kg wird mit voller Kraft Fb = 400 N gestoßen. Der Beschleunigungsweg beträgt s = 60 cm. Wie groß ist die Arbeit? Die zur Beschleunigung zu verrichtende Arbeit beträgt 240 Nm.

Spannarbeit

Zieht man an einer Feder, so ist dazu Kraft erforderlich. Je länger die Feder gezogen wird, desto größer ist der Kraftaufwand. Nach dem Hookeschen Gesetz gilt für die Kraft: Die Kraft steigt proportional mit dem Federweg. Um die dabei verrichtete Arbeit zu berechnen, bildet man den Mittelwert der Kraft.

Beispiel

Eine Feder mit der Federkonstante D = 10 N/cm soll um 20 cm gedehnt werden. Welche Arbeit ist dazu erforderlich? Um die Feder zu spannen, ist die Arbeit W = 20 Nm erforderlich. Die gespannte Feder hat die Arbeit als Energie gespeichert.

Hubarbeit am Flaschenzug

Beispiel

Eine Last von 1000 N soll um 1 m angehoben werden. Der dazu verwendete Flaschenzug hat 4 Rollen. a.) Welche Hubarbeit ist ohne Flaschenzug erforderlich? b.) Welche Hubarbeit ist mit Flaschenzug erforderlich? Hubarbeit ohne Flaschenzug: Hubarbeit mit Flaschenzug:

Die Arbeit ist in beiden Fällen gleich. Beim Flaschenzug hat man eine Kraftersparnis, dafür ist der Weg länger (goldene Regel der Mechanik).

Arbeit an der schiefen Ebene

Sieht man von der Reibung ab, dann ist die Hubarbeit gleich der Zugarbeit.

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Die Schiefe Ebene Externer Link zu http://www.walter-fendt.de/ph14d/schiefeebene.htm

Merke

Die Größe der verrichteten Arbeit hängt nur von dem Anfangs- und von dem Endzustand eines Körpers ab. Sie ist unabhängig davon, wie der Körper in den Endzustand gelangt ist.