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Nachricht |
cos95
Gast
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 cos95 Verfasst am: 25. Jan 2016 01:35 Titel: Definition der mechanischen Arbeit |
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Meine Frage:
Hallo,
ich bin ein Physik-Noob und versuche mir gerade ein paar Grundlagen selber beizubringen. Leider stoße ich bei meinem Arbeiten mit dem Lehrbuch (Tripler) immer wieder auf Passagen, deren Sinn mir sich nicht so recht offenbaren will. Ich wollte einmal eure Meinungen und Anregungen zur Definition der mechanischen Arbeit, wie es im Lehrbuch steht, hören.
Da wird als erste nicht-formale Definition gesagt, Arbeit sei die Übertragung von Energie durch eine Kraft. Im übernächsten Satz wird behauptet, die Energie, die übertragen wird, sei gleich der Arbeit. Also Arbeit ist die Übertragung von Arbeit durch eine Kraft? Ok...
Dann kommen ein paar Beispiele und es folgt eine Erklärung, wann Arbeit positiv, negativ oder null ist. Schließlich wird die formale Definition gegeben, dass Arbeit gleich Kraft mal Weg sei.
Als Beispiel wird das Heben eines 3000kg schweren LKWs durch einen Kran vorgerechnet. Der Kran hebt den LKW in +y Richtung mit 31kN zwei Meter hoch und verrichtet somit eine Arbeit von 62kJ. Die Gravitationkraft hingegen wirkt gegen die Verschiebungsrichtung mit 29kN, verrichtet also eine negative Arbeit von -59kJ. Die Gesamtarbeit an dem LKW durch diese beiden Kräfte beträgt also 3kJ.
Heißt das jetzt, dass 3kJ an Energie übertragen wurden? Schließlich gibt es ja anscheinend keinen Unterschied zwischen Arbeit und Energie die übertragen wird (Ausgagsdefinition). Wozu braucht man dann überhaupt den Begriff der Arbeit, wenn es keinen Unterschied zur Energie gibt, die übertragen wird?
Nochmals auf das Beispiel mit dem LKW eingehend: Der Kran, der den LKW hebt, verrichtet eine positive Arbeit an dem LKW, da ja die Kraft des Kranes in die selbe Richtung wirkt, wie der LKW sich verschiebt. Also ist die Arbeit positiv und es wird Energie an den LKW abgegeben. Das kann ich mir einigermaßen vorstellen, da ja durch das Heben des LKWs dieser sich in einer höheren Lage befindet und somit beim Runterfallen mehr beschleunigt werden kann. Aber die Gravitationskraft verrichtet eine negative Arbeit, da sie gegen die Verschiebung des LKWs wirkt. Also bekommt sie Energie vom LKW. Aber von wo nach wo wird diese Energie jetzt übertragen? Vom LKW auf was? Auf die Gravitationskraft? Das macht keinen Sinn...eine Energie wird doch nicht auf eine Kraft übertragen. Also auf die Erde? Aber warum?
Meine Ideen:
stehen oben |
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 6119
Wohnort: jwd
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| Mathefix Verfasst am: 25. Jan 2016 13:42 Titel: |
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Definition mechanische Arbeit:
 )
Es wird nur die Kraftkomponente von F berücksichtigt, die in Wegrichtung s wirkt, deswegen cos des Winkel zwische F und s.
In Deinem Beispiel wird die Gewichtskraft  des LKW senkrecht bewegt.
Der Winkel zwischen der Richtung der Gewichtskraft und dem Weg beträgt  , der  ) ist also 1.
Es wird die Arbeit
verrichtet. |
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cos95
Gast
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| cos95 Verfasst am: 25. Jan 2016 14:53 Titel: |
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Danke für die Antwort, aber sie beantwortet so ziemlich keine Frage, die ich gestellt habe.
Es wäre hilfreich, wenn man die Fragen beantworten könnte und nicht einfach irgendetwas antwortet. |
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VeryApe
Anmeldungsdatum: 10.02.2008
Beiträge: 3320
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| VeryApe Verfasst am: 25. Jan 2016 15:21 Titel: |
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| Zitat: | wozu braucht man dann überhaupt den Begriff der Arbeit, wenn es keinen Unterschied zur Energie gibt, die übertragen wird?
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Energie ist eine Zustandsgröße
Arbeit ist eine Prozessgröße, die beschreibt wie sich der zustand verändert und zwar der der Energie. Energieübertragung
Anhand von Arbeit kannsd du die Energie nicht definieren.
selbe zum Beispiel Impuls und Kraftstoss
Impuls ist eine Zustandsgröße und Kraftstoss eine Prozessgröße.
Wenn ich die sage auf einen Fussball hat ein Kaftstoss von 10 Ns gewirkt, kannsd du damit nicht den Impuls des Systems angegeben, du kannsd nur angeben umwieviel er sich verändert hat. du kannsd also damit nicht den Impuls definieren.
Kraftstoss ist eben m* delta v und impuls ist m*v
| Zitat: | aber die Gravitationskraft verrichtet eine negative Arbeit, da sie gegen die Verschiebung des LKWs wirkt. Also bekommt sie Energie vom LKW. Aber von wo nach wo wird diese Energie jetzt übertragen?
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Die negative Arbeit der Gravitationskraft wandert in die Lageenergie. Die wird also wieder in Lageenergie gespeichert (höhere Lage) und ist wieder abrufbar, da die Gravitationskraft zeitlich unbegrenzt wirkt in Gegensatz zu anderen Kräften. Ein Potential lässt sich überall dort einrichten, wie Kräfte fix in konstanter Größe zeitlich unbeschränkt wirken.
Das selbe hast du ja auch bei einer Feder. die entzieht auch Energie bzw leistet negative Arbeit aber diese steckt im Arbeitsvermögen der Feder also in der Lage der Feder (mehr zusammengepresst) und ist wieder abrufbar.
Du kannsd also schreiben entweder
oder du berücksichtigst das eben die negative Arbeit der Gewichtskraft was ja bedeutet sie wird abgeführt und landet dann in potentieller Energie wird also dort zugeführt also in den zustand der Lage
= \delta Epot =Epot'-Epot)
und somit
+Ekin=Ekin' )
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