7 Oft wird als Einheit für die Arbeit auch die Wattsekunde (Ws) verwendet. Es gilt: 1 Wattsekunde = 1 Joule 1 Ws = 1 J 3 600 000 Wattsekunden sind eine Kilowattstunde (kWh). Auf einem Weg von 4m wirkt eine Reibungskraft von 5N einer Bewegung entgegen. Die Arbeit, um die Bewegung auszuführen, beträgt: W = 5 · 4 Nm = 20 J. Ein Körper mit einer Masse von 3 kg wird 2m hoch gehoben. Die Arbeit beträgt W ≈ 3 · 10 · 2 Nm = 60 J. Wo es möglich ist, werden heute zur Verrichtung von Arbeit Maschinen (Roboter) eingesetzt (Abb. 1.5). Die Entwicklung der verschiedensten Maschinen hat das Leben der Menschen entscheidend beeinflusst. Sie haben uns von vielen schweren körperlichen Arbeiten entlastet und uns Wohlstand gebracht. Wir müssen aber immer mehr darauf achten, dass unsere Umwelt durch den Einsatz von Maschinen nicht zu sehr geschädigt wird. Du kennst sicher Uhren, die man immer wieder aufziehen muss. Das kann in verschiedener Weise erfolgen. So besitzen viele Pendeluhren für den Antrieb ein Gewichtsstück, das täglich oder wöchentlich hochgehoben werden muss. Während des Ganges der Uhr sinkt es allmählich wieder herunter (Abb. 1.6). Bei vielen Taschen- oder Armbanduhren und Weckern wird beim Aufziehen eine Feder gespannt (Abb. 1.7). Physikalisch gesehen wird beim Aufziehen jeder Uhr Arbeit verrichtet. Diese Arbeit wird im gehobenen Gewichtsstück oder in der gespannten Feder als Energie gespeichert. Sie ist imstande, die Zeiger der Uhr anzutreiben und besitzt also die Fähigkeit, wieder Arbeit zu verrichten. Heute werden die meisten Uhren durch die elektrische Energie aus einer Batterie angetrieben. Energie (energy) ermöglicht im Allgemeinen die Verrichtung von Arbeit. Du bist dran – zeige deine Kompetenz: 1.1 Welche der folgenden Tätigkeiten sind „Arbeit“ im physikalischen Sinn? Eine Getränkekiste vom Keller in den zweiten Stock tragen. – Eine schwere Schultasche 10 Minuten ruhig in der Hand halten. – Hochspringen. – Einen Berg besteigen. 1.2 Welche Arbeit verrichtet eine Gewichtheberin oder ein Gewichtheber beim Heben von Hanteln mit 212 kg auf ca. 2,25m Höhe? Berechne zuerst das Gewicht der Hanteln! 1.4 James Prescott Joule, (1818–1889), britischer Physiker, Bierbrauer und Maschinenbauer 1.5 Arbeitsroboter 1.6 Pendeluhr mit Gewicht 1.7 Feder einer Uhr Arbeit = Kraft in der Wegrichtung × Weg W = Fs· s Die Einheit der Arbeit ist das Joule (J). 1 Joule (J) = 1 Newtonmeter (Nm) = 1 Wattsekunde (Ws) Energie ist die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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