Definition

Immer wenn Mensch oder Maschine eine Arbeitskraft aufwenden um etwas zu bewegen, benötigen diese eine gewisse Zeit dazu. Dabei findet eine Energieumwandlung statt. Als Beispiel kann z.B. der Verbrennungsmotor genannt werden. Die Chemische Energie im Kraftstoff wird in Bewegungsenergie umgewandelt.

Arbeit

Die Arbeit W ist da Produkt aus einer Kraft F die etwas um einen Kraftweg s bewegt. Die Einheit der Arbeit ist Joule J. 1 J = 1 N · m

W=F·s

Hubarbeit

Bei der Hubarbeit muss der Weg gegen die Masse des Körpers und die Erdbeschleunigung g aufgebracht werden.

Wp=FG·sWp=m·g·s

Leistung

Geradlinige Bewegung

Leistung P ist der Quotient aus Arbeit W und Zeit t. Diese Einheit ist wichtig um Arbeitskraft und Zeit in Relation zueinander zu stellen und verrichtete Arbeit messbar zu machen.

P=WtP=F·st

Diese Formeln ermitteln die mittlere Leistung resultierend aus der aufgewendeten Arbeit während eines Zeitraums. Die Einheit für die Leistung ist Watt. 1 W = 1 Nm/s. Beide Formeln sind sinngemäß dasselbe, da Die Arbeit W ein Produkt aus Kraft F und Kraftweg s ist.

Es kann daraus auf eine Formel zur momentanen Leistung ermittelt werden. Die Geschwindigkeit v ist der Quotient aus Kraftweg und Zeit. Daraus ergibt sich:

P=F·v

Drehbewegung

Bei Drehbewegungen hängt die Leistung vom Drehmoment m und der Umdrehungsfrequenz n ab.

P=2·π·n·M

Zu beachten ist, dass die üblichen Einheiten Nm für das Drehmoment, min-1 für die Umdrehungsfrequenz sind und Watt der Quotient aus einem Moment in Nm und der Zeit in Sekunden s ist. Dies bedeutet, dass wir die Minuten zunächst in Sekunden umrechnen müssen, wenn die Drehzahl in min-1 angegeben ist. Vereinfacht kann dies auch durch die folgende Zahlenwertgleichung:

P=M·n9550  Achtung Zahlenwertgleichung!

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drei × eins =