Arbeit

Theorie:

Wann wird physikalische Arbeit verrichtet?

Es wird physikalische Arbeit verrichtet, wenn eine Kraft längs eines Weges wirkt.

Hinweise:

• Der physikalische Arbeitsbegriff deckt sich nicht vollständig mit dem Arbeitsbegriff des täglichen Lebens. Beispiel: Geistige Arbeit ist im Sinne der Physik keine Arbeit.

• Wirkt die Kraft senkrecht zur Wegrichtung, so wird keine Arbeit verrichtet.

Markiere für die sechs Beispiele jeweils die richtige Spalte:

		Spann- arbeit	Beschleu-nigungs- arbeit	Verfor- mungs- arbeit	Hubarbeit	Reibungs- arbeit	keine Arbeit
Ein Körper wird mit konstanter Geschwindigkeit gehoben.
Ein Körper bewegt sich reibungsfrei mit konstanter Geschwindigkeit auf waagrechter Unterlage.
Ein Körper bewegt sich reibungsfrei immer schneller werdend auf waagrechter Unterlage.
		Spann- arbeit	Beschleu-nigungs- arbeit	Verfor- mungs- arbeit	Hubarbeit	Reibungs- arbeit	keine Arbeit
Eine elastische Schraubenfeder wird gespannt.
Eine elastische Schraubenfeder wird gespannt gehalten.
Ein Schmied bearbeitet das Hufeisen mit dem Hammer.

Wie wird die Arbeit berechnet? Die nebenstehende Darstellung legt die folgende Definition der physikalischen Arbeit nahe: W = Fs· s [W] = 1 N·m = 1 J s: zurückgelegter Weg Fs: Kraft in Wegrichtung
Arbeitseinheiten F · s in 102 Nm	1 2 3 2 4 6 6 12 18 12 24 36

Für einige Arbeitsverrichtungen hast Du im Unterricht spezielle Formeln kennengelernt, die sich alle aus der obigen Definition herleiten lassen:

Musterbeispiel: Welche Hubarbeit verrichtet der Mann beim Hinaufziehen des Sackes mit der Masse 20 kg, wenn er ihn um 3,0 m hebt? Die Reibungskraft in der Rolle ist mit 10 N anzusetzen. zur Lösung

Aufgaben: Berechne für die folgenden Fälle die physikalische Arbeit! a) Hinaufschieben eines Wagens längs einer schiefen Ebene. Die Strecke ist s=5,0 m, die Hangabtriebskraft beträgt 80 N. [0,40 kJ] b) Ziehen eines Wagens (m = 100 kg)in der Ebene (s=25 m; Rollwiderstandszahl 0,01). [0,25 kJ]   c) Tragen einer Tasche in der Ebene (keine Reibung; s =25 m; Gewicht der Tasche 30 N)   d) Eine Kiste mit der Masse 200 kg wird auf einer Unterlage längs einer Strecke von 3,0m geschoben. Die Gleitreibungszahl beträgt 0,30.

zur Lösung