Mechanische Energie und Arbeit

Physik · Klasse 7/8 · mittel

Klasse 7/8
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Arbeit W = F · s in Joule (J). Höhenenergie E = m · g · h. Leistung P = W : t in Watt (W). Goldene Regel: was man an Kraft spart, zahlt man an Weg.

1Arbeit berechnen (g = 10 N/kg)

  1. a)F = 50 N, s = 4 m.
  2. b)Eine Kiste mit 20 kg wird 1,5 m hoch gehoben. W =
  3. c)W = 600 J, s = 3 m.
  4. d)Ein Schüler (50 kg) steigt 12 m Treppe. W =
  5. e)Wie viel Arbeit verrichtet man beim Tragen einer Tasche 20 m geradeaus? Begründe.

2Leistung

  1. a)W = 1200 J in 4 s.
  2. b)Eine Pumpe leistet 500 W und arbeitet 30 s.
  3. c)Zwei Schüler steigen dieselbe Treppe, einer in 10 s, einer in 20 s. Wer leistet mehr?

3Goldene Regel

  1. a)Eine Rampe ist 3 m lang, die Ladefläche 1 m hoch. Eine Kiste wiegt 600 N. Welche Kraft braucht man auf der Rampe?
  2. b)Warum ist die Arbeit trotzdem gleich groß?
  3. c)Nenne zwei kraftumformende Einrichtungen aus dem Alltag.

Arbeit W = F · s in Joule (J). Höhenenergie E = m · g · h. Leistung P = W : t in Watt (W). Goldene Regel: was man an Kraft spart, zahlt man an Weg.

1Arbeit berechnen (g = 10 N/kg)

  1. a)F = 50 N, s = 4 m.W = 50 N · 4 m = 200 J
  2. b)Eine Kiste mit 20 kg wird 1,5 m hoch gehoben. W =F = 200 N; W = 200 N · 1,5 m = 300 J
  3. c)W = 600 J, s = 3 m.F = 600 J : 3 m = 200 N
  4. d)Ein Schüler (50 kg) steigt 12 m Treppe. W =F = 500 N; W = 500 N · 12 m = 6000 J = 6 kJ
  5. e)Wie viel Arbeit verrichtet man beim Tragen einer Tasche 20 m geradeaus? Begründe.Keine Hubarbeit — die Kraft zeigt nach oben, der Weg nach vorn. Im Sinne der Physik wird dabei keine Arbeit verrichtet.

2Leistung

  1. a)W = 1200 J in 4 s.P = 1200 J : 4 s = 300 W
  2. b)Eine Pumpe leistet 500 W und arbeitet 30 s.W = 500 W · 30 s = 15 000 J = 15 kJ
  3. c)Zwei Schüler steigen dieselbe Treppe, einer in 10 s, einer in 20 s. Wer leistet mehr?Der schnellere: gleiche Arbeit in kürzerer Zeit, also doppelte Leistung.

3Goldene Regel

  1. a)Eine Rampe ist 3 m lang, die Ladefläche 1 m hoch. Eine Kiste wiegt 600 N. Welche Kraft braucht man auf der Rampe?W = 600 N · 1 m = 600 J; F = 600 J : 3 m = 200 N
  2. b)Warum ist die Arbeit trotzdem gleich groß?Man spart Kraft auf Kosten des Weges — das Produkt F · s bleibt gleich.
  3. c)Nenne zwei kraftumformende Einrichtungen aus dem Alltag.Zum Beispiel Flaschenzug, Hebel, Rampe, Schraube, Getriebe am Fahrrad.
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