Negative Arbeit bei einem Bergsteiger

Scherzo · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 81

Hallo an Alle,

ich bin gerade dabei mir Gedanken über das Vorzeichen von Arbeit zu machen und bin dabei auf einige Fragen gestoßen. Anbei eine Zeichnung um meine Fragen besser zu verdeutlichen:

http://www.pic-upload.de/view-15973462/arbeit.png.html

Dazu sei noch gesagt, dass ich die Situation betrachten möchte, in der sich der Bergsteiger schon mit einer Geschwindigkeit

nach oben bewegt.

Ich bin mir nicht ganz im Klarem was das negative Vorzeichen zu bedeuten hat. Die Arbeit die der Bergsteiger verrichtet ist positiv, da er, um eine unbeschleunigte Bewegung nach oben aufrecht zu erhalten, die Gegenkraft zur Gewichtskraft aufbringen muss (Muskeln). Er ehöht damit seine potentielle Energie, da die kinetische, während des Aufstiegs, gleich bleibt.

Aus der Sicht der Gravitation, wird jedoch eine negative Arbeit "verrichtet", da die Kraft und der zurückgelegte Weg in entgegengesetzte Richtungen zeigen.

Frage:
Was bedeutet diese negative Arbeit in diesem Fall?

Idee:
Es ist eine Arbeit, die von dem System Bergsteiger-Erde später erbracht werden kann.

Meine zweite Frage bezieht sich auf die Situation, in der der Bergsteiger oben ist und runter springt. Die Arbeit der Gravitationskraft ist jetzt positiv, da Weg und Kraft in dieselbe Richtung zeigen. Diese Arbeit erhöht die kinetische Energie des Bergsteigers.

Frage:
Wird aus der Sicht des Bergsteigers jetzt negative Arbeit verrichtet?

Idee:
Ich kann mir das nicht vorstellen, da nur die Gravitationskraft wirkt.

Ich danke euch schon mal für eure Antworten.

Viele Grüße

Scherzo

Niels90 · Anmeldungsdatum: 02.07.2011 Beiträge: 280

Wenn der Bergsteiger hochsteigt verbraucht er Energie. Kann man sich ja soweit ganz gut vorstellen. Wenn jetzt also Energieerhaltung gelten soll, so muss er also umso höher er steigt Energie (Arbeit) abgeben, da sich seine potentielle Energie ja schließlich erhöht. Daher ist das Vorzeichen der Arbeit negativ, weil sie eben von ihm verrichtet bzw. eben Energie von ihm abgegeben wird.
Wenn er jetzt runterspringt nimmt er also wieder Energie auf (was in der Realität natürlich nur begrenzt funktioniert smile

). Daher ist dass das Vorzeichen der Energie, aus seiner Sicht, positiv.
Ich hoffe das war einigermaßen verständlich smile

Gast001 · Gast

Der Bergsteiger gibt nicht ab sondern schichtet Energie um, von chemischer in potentielle Energie.

Das Vorzeichen gibt an welcher Teil was verliert und welcher Teil was gewinnt, und bedeutet nicht immer das Energie das System verlässt.

Scherzo · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 81

Schon mal vielen Dank für die Antworten!

hero · Anmeldungsdatum: 12.09.2012 Beiträge: 7

Hi,
puh deine Gedankengänge nachzuvollziehen fiel mir erst schwer, weil du die Begriffe Arbeit, Energie und Kraft total durcheinanderwirfst.
Also Arbeit ist gespeicherte Energie. Energie ist die Fähigkeit Arbeit zu verrichten. Kraft ist Masse mal Beschleunigung. Soweit klar?
Was meinst du also mit Arbeit der Gravitation?
Gravitation ist eine Kraft und hat mit Arbeit erstmal nichts zu tun.
Arbeit ist gleich Kraft mal Weg.
Es gibt drei Energiearten, die eine Rolle spielen: Bewegungsenergie(E_kin), Ladungsenergie(E_pot) und nennen wir sie mal Muskelenergie(E_m).
Hinaufklettern:
Weg geht nach oben, Kraft(Gravitation) zeigt nach unten. Daraus folgt negative Arbeit.
E_kin bleibt gleich, E_pot nimmt zu und E_m ab.
Hinunterklettern:
Weg geht nach unten, Kraft(Gravitation) zeigt nach unten. Daraus folgt positive Arbeit.
E_kin bleibt gleich, E_pot nimmt ab und E_m nimmt ab.
Einen Berg raufklettern kostet mehr Energie als ihn runterzuklettern. Aber das runterklettern geht ganz schön auf die Knochen, weil wir immer noch gegen die Gravitation arbeiten.

Einfacher kannst du dir das mit einem aufgeblassenem Luftballon vorstellen. Die Luft in dem Ballon sind dann die Muskeln des Bergsteigers. Lassen wir den Ballon los, verrichtet er negative Arbeit, da er ja Energie abgibt, schließlich entweicht die Luft. Beim Runterfallen verrichtet er positive Arbeit in Form von kinetischer Energie. Auch der Vergleich hinkt etwas, da der Ballon die positive Arbeit nicht mehr aufnehmen kann und die kinetische Energie nicht konstant ist. Wäre sie aber konstant, müsste der Ballon wieder Luft aufnehmen.

Gast001 · Gast

Arbeiten sind negativ wenn Sie Energie entziehen und Arbeiten sind positiv wenn Sie Energie zuführen.

positiv bedeutet kraft mal weg in Kraftrichtung
negativ bedeutet Kraft mal weg gegen Kraftrichtung.

Die Schwerkraft verursacht negative Arbeit weil Sie den Bergsteiger zunächst mal diese Energie entzieht.

Diese Energie ist aber jederzeit wieder abrufbar da die gravitation immer durchgehend wirkt

Sie wird potentielle Energie genannt und man schreibt sie wiederum in der Physik Objekten zu bzw hier den Bergsteiger.

Daher würde man hier besser von einer Energie umschichtung sprechen als von entzogener Energie

Du kannsd auch sagen die Gravitation hat den Bergsteiger Energie entzogen. Es besteht aber die möglich das sie jederzeit diesen wiederum die Energie zuführt, wenn du in wieder runterfallen lässt.
Im Prinzip ist sie auch weg , aber es besteht eben das potential das sie wieder zugeführt wird.

Gast001 · Gast

Das was die Schwerkraft entzieht landet im potentiellen Energiereservoir.

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Klingt irgendwie gut.

Scherzo · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 81

Hi an Alle,

vielen Dank für die detaillierten Antworten.

Scherzo · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 81

Könnte jemand meinen letzten Post nochmal durchgucken und mir bestätigen, dass ich es richtig verstanden habe oder mich berichtigen?

Vielen Dank im Voraus

Scherzo