Mechanische Arbeit

Den Begriff Arbeit kennt ihr sicher bereits aus dem Alltag, in der Physik steht der Begriff Arbeit für die Umwandlung einer Energieart in eine andere. Konkret bei der mechanischen Arbeit ist die Definition folgende: Wird ein Körper durch eine Kraft verformt oder bewegt wird mechanische Arbeit verrichtet.

Formelsymbol:  W

Einheit:               Joule (1J)

Formel allgemein

"Arbeit ist Kraft mal Strecke"

  • W = Arbeit (in J)
  • F = Kraft (in N)
  • s = Strecke (in m)

Wichtig!: Es zählt nur die Kraft die in dieselbe Richtung wie die Strecke/der Weg zeigt! Ist eine Kraft senkrecht zur Strecke ist dies KEINE Arbeit.


Hubarbeit

Hubarbeit wird verrichtet, wenn ein Objekt angehoben wird. Daher kennt ihr alle Hubarbeit sehr gut, z.B. verrichtet ein Kran Hubarbeit, wenn dieser ein Objekt hochhebt.

Formel

oder auch:

  • W = Arbeit (in J)
  • FG = Gewichtskraft der Masse die hochgehoben wird (in N)
  • h = die Höhe, um die die Masse angehoben wird (in m)
  • m = Masse des Objekts welches angehoben wird (in kg)
  • g = Erdbeschleunigung (9,81m/s2)

Beschleunigungsarbeit

Wenn ein Körper beschleunigt wird, dann wird Beschleunigungsarbeit verrichtet. Diese Arbeit erlebt ihr immer, wenn ein Bus oder Zug losfährt. 

Formel 1

oder auch

  • W = Arbeit (in J)
  • FB = Kraft mit der das Objekt beschleunigt wird (in N)
  • s = Strecke die das Objekt beschleunigt wird (in m)
  • m = Masse des Objekts (in kg)
  • a = Beschleunigung mit der das Objekt beschleunigt wird (in m/s2)


Formel 2

  • W = Arbeit (in J)
  • m = Masse welche beschleunigt wird (in kg)
  • v = Geschwindigkeit auf welche das Objekt beschleunigt wird/wurde (in m/s)

Reibungsarbeit

Reibungsarbeit wird verrichtet, wenn die Bewegung eines Objekts durch Reibung gehemmt wird. 

Formel

  • W = Arbeit (in J)
  • FR = Reibungskraft (in N)
  • s = Strecke die das Objekt diese Reibung erfährt (in m)

Spannarbeit / Verformungsarbeit

Die Spannarbeit (oder auch Verformungsarbeit) wird verrichtet, wenn ein Gegenstand (z.B. eine Feder) um eine bestimmte Strecke gespannt (verformt) wird.

Formel

  • W = Arbeit (in J)
  • D = Federhärte (in N/m)
  • s = Strecke um die die Feder ausgelenkt wird (in m)