In einer Zeile:
Potentielle oder Höhenenergie
Epot = m ·g · h
= Masse • Erdbeschleunigung • Höhe
Arbeit - im physikalischen Sinne - verrichten wir, wenn wir einen Körper in Kraftrichtung verschieben. Alltägliches Beispiel davon ist das Anheben von Körpern im Schwerkraftfeld (Gravitationsfeld) der Erde. Wir hatten ja das Beispiel durchgerechnet, wenn wir uns von der Höhe Herzbergs 240m NHN auf die Höhe der Hanskühnenburg 811 m bewegen, Die Höhendifferenz ist 571 m . Die Masse m sollte jeder Schüler selbst festlegen.
Dann verrichten wir die Arbeit
W = m ·g ·h = m· 9,81 m/s2 ·571 m .
Was ist das ? Plötzlich zweimal, dreimal m alleine in der Gleichung!!
Jetzt kommt es darauf an zu überlegen, was diese "m" s bedeuten. Das m rechts gehört zur Zahl 571 und drückt aus, dass es sich um die Einheit Meter handelt. Das m/s2 gehört zur Einheit der Erdbeschleunigung und das fette m ganz links ist das Formelzeichen oder Symbol für Masse. Jetzt müssen wir nur noch eure Masse m als Zahlenwert in der Einheit kg einsetzen und erhalten die geleistete Arbeit. Vom Rechnen her ist es am einfachsten einen "Musterschüler" von 100 kg zu verwenden, (80 kg Schüler, 15 kg Fahrrad, 5 kg Proviant) Damit wird W = m· 9,81 m/s2 ·571 m = W = 100kg · 9,81 m/s2 ·571 m = 560151 kg · ( m2/ s2 ) = 560151 J = 560,151 kJ = 0,580151 MJ .
O.K. Der Schüler ist auf dem Berg mit seinen 100kg. Bezüglich Herzberg hat er eine Höhenenergie von ca. 560 kJ . Wir gehen davon aus, dass die Masse konstant bleibt. Wie schnell wird er werden, wenn er den Berg runterrollt.?
| Größe | Symbol | Einheit |
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Arbeit = Kraft • Weg Kraft = m·a
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W = F· s = m · a· s |
1 ( (kg · (m/s2 ))· m = 1 N ·m = kg · (m2/s2)
1 N · m = 1 Nm = 1J 1J = 1 Joule = 1 Newton- meter |
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Höhen-Energie = Gew.kraft • Höhe
Gew.kraft = m· g |
Epot = F· h = m · g · h |
1 Nm = 1 Joule |
Arbeit können wir aber noch mit anderen Kraftarten verrichten.
Das kann beim Zusammendrücken einer Feder geschehen
Das kann beim Spannen eines Bogens passieren, wenn wir in der "Feder" des Bogens durch das Ziehen der Sehne Spannungsenergie speichern.
Auch mittels der elektrischen oder magnetischen Kräfte können wir Arbeit verrichten. Aber das sind andere Bereiche der Physik, die Elektrizitätslehre und Magnetismus.