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Arbeit halt also die gleiche Einheit wie Energie. Das liegt daran, dass Arbeit genau dann verrichtet wird, wenn auch eine bestimmte Energiemenge umgesetzt bzw. umgewandelt wird. Nicht verwechseln darf man jedoch mechanische Arbeit und Leistung, denn bei der Leistung handelt es sich um eine Energiemenge pro Zeit. Mechanische Arbeit im Weg-Kraft-Diagramm Wir können uns nun ein sogenanntes Weg-Kraft-Diagramm anschauen. Das bedeutet, dass auf der x-Achse eines Graphen der Weg, also die Strecke $s$, aufgetragen wird und auf der y-Achse die Kraft $F$, die entlang der Strecke wirkt. Denken wir zurück an unseren Gewichtheber: Er hat eine konstante Kraft aufgebracht, um die Hantel zu heben. Dies hat er so lange gemacht, bis er mit seiner Hantel eine bestimmte Höhe erreicht hat. Die geleistete Arbeit entspricht nun genau der Fläche unter der Funktion. Für eine konstante Kraft ist das eben genau das Produkt aus Kraft und Fläche, was unsere Formel für die Arbeit bestätigt. Wäre die Kraft nicht konstant, dann wäre die Funktion nicht eine gerade Linie, sondern gegebenenfalls eine komplexe Kurve.
Hier findet ihr Aufgaben und Übungen zur mechanischen Arbeit. Löst diese Aufgaben zunächst selbst und seht erst anschließend in unsere Lösungen. Bei Problemen findet ihr Informationen und Formeln in unserem Artikel "mechanische Arbeit". Artikel: Mechanische Arbeit Aufgabe 1: Beantworte die Fragen 1a) Beschreibe - in Worten - was man unter mechanischer Arbeit versteht? 1b) Wie berechnet man die mechanische Arbeit ( Formel)? 1c) Wie ermittelt man die mechanische Arbeit grafisch? 1d) Welche Arten mechanischer Arbeit gibt es? Aufgabe 2: Berechne 2a) Eine Masse wird mit einer Kraft von 200 N einen Weg von 230 Meter geschoben. Wie viel Arbeit wird verrichtet? 2b) Eine Masse wiegt 80 kg und wird 200 cm weit angehoben. Wie viel Arbeit wird verrichtet? Links: Lösungen: Mechanische Arbeit Zur Mechanik-Übersicht Zur Physik-Übersicht
In diesem Fall ließe sich die Fläche unter der Funktion nicht mehr über ein einfaches Produkt berechnen. Daher ist die Berechnung für die Arbeit, die verrichtet wird, wenn eine nicht konstante Kraft wirkt, sehr umständlich. Mechanische Arbeit – Arten und Beispiele Es gibt, je nach betrachtetem Prozess, unterschiedliche Formen von Arbeit. Ein paar Arten und Beispiele wollen wir dir im Folgenden nennen: Hubarbeit: Arbeit, die verrichtet wird, um einen Körper entgegen der Schwerkraft um eine Strecke (Höhe) nach oben zu heben. Ein Beispiel hierzu hatten wir schon: den Gewichtheber. Beschleunigungsarbeit: Arbeit, die verrichtet wird, wenn ein Körper beschleunigt wird. Als Beispiel können wir uns ein Auto vorstellen oder einen Zug: Wenn das Fahrzeug aus dem Stand losfährt, dann benötigt es dazu Kraft. Da diese entlang der Strecke wirkt, über die das Fahrzeug beschleunigt, wird Arbeit verrichtet. Spannarbeit: Ein elastischer Körper wird verformt, meist handelt es sich dabei um eine Feder. Lenkt man diese um eine bestimmte Strecke aus, dann ist auch dazu eine Kraft nötig.