Arbeit, Energie

Inhalt

• Begriffe: Arbeit, Energie

• Austausch von Energie

• Der Satz von der Erhaltung der Energie

„Arbeit verhält sich zu Energie

wie

Kontobewegung zu Kapital*“

* Aber Achtung: Kein Kredit, keine Überziehung!

Arbeit, Energiegibt es im Zusammenhang mit:

• Kraft und Weg

• Massen und Geschwindigkeit

• Wärme

• Feldstärken, d. h. zum Feld-Aufbau

• Massen

• Photonen in elektromagnetischen Wellen

Der Energieerhaltungssatz

• Die Gesamtenergie bleibt konstant, Energie kann aber ausgetauscht und umgewandelt werden

• Systeme, in denen dieser Satz gilt, nennt man „abgeschlossen“

Arbeit ist Austausch von Energie

„System 1“ „System 2“

Dem System wird Energie zugeführt: Vorzeichen: Plus

Vom System wird Energie abgeführt: Vorzeichen: Minus

Joule

-1 1

Joule

-1 1

Austausch zwischen potentieller und kinetischer Energie

System 1: Träge Masse m System 2 mit

potentieller Energie Wpot

s

Zeit t, Geschwindigkeit v

Die potentielle Energie Wpot dient in diesem Vorgang zur konstanten Beschleunigung der Masse m

Vollständige Umwandlungsfolge bei diesem Vorgang

s

Umwandlungsfolge:

Potentielle Energie

Kinetische Energie

Kinetische + Rotations-Energie

Wärme-Energie

Potentielle und kinetische Energie

Einheit

1 JKinetische Energie einer Masse m mit Geschwindigkeit v

1 JPotentielle Energie einer Masse m in Höhe h im Gravitationsfeld der Erde

2

2

1 vmWkin

Diese Formen der Energie sind besonders wertvoll, weil sie vollständig austauschbar sind

hgmWpot

Zusammenfassung

• Satz von der Erhaltung der Energie: Die Gesamtenergie bleibt konstant, sie kann aber ausgetauscht oder in andere Formen umgewandelt werden

• Als „Verrichten von Arbeit“, kurz „Arbeit“, bezeichnet man Austausch von Energie zwischen zwei Systemen– Analogie zwischen Begriffen: Es verhält sich Arbeit

zu Energie wie Kontobewegung zu Kontostand* • In vielen Anwendungen gilt: Arbeit ist Kraft mal Weg

• Besonders wertvoll sind in der Mechanik kinetische und potentielle Energie einzelner Massen, weil sie vollständig austauschbar sind

*Aber: keine Überziehung!

finis

„System 1“ „System 2“

Joule

-1 1

Joule

-1 1