Skript zur Vorlesung Physik Teil 1 (Sommersemester) und Teil 2 ...

F
G
M
= ⋅ ⋅ m = g⋅ m
R γ 2
Skript zur Vorlesung Physik 1 und Physik 2 Seite 28
Prof. Dr. P. Kaul, Fachbereich Biologie Chemie und Werkstofftechnik,
Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg
G wird die Gewichtskraft oder das Gewicht des Körpers der Masse m bezeichnet. Entsprechend dem zwei-
ten Newtonschen Axiom ist g eine Beschleunigung, die sogenannte Erdbeschleunigung. Die Richtung der
Erdbeschleunigung ist zum Erdmittelpunkt gerichtet, wenn die Erde als ideale Kugel angenommen wird.
Eigenschaften:
• Je weiter der Körper sich von der Erdoberfläche entfernt, desto geringer wird sein Gewicht.
• Aufgrund von Unsymmetrien der Erdkugel (Elipsoid, Bergmassive etc.) ist die Erdbeschleunigung an
verschieden Punkten der Erdoberfläche unterschiedlich.
2.7 Arbeit, Leistung, Energie
2.7.1 Arbeit
Der Begriff der Arbeit besitzt im umgangssprachlichen Gebrauch eine vielfältige Bedeutung. Es ist daher
notwendig, den physikalischen Begriff der Arbeit eindeutig zu definieren:
Arbeit ist die Wirkung einer Kraft entlang eines Weges
Arbeit W = F ⋅s [ N⋅ m = J]
• Wichtig an dieser Definition ist, dass durch das Skalarprodukt nur der Anteil der Kraft berücksichtigt
wird, der in Richtung des Weges s wirkt!
• Die Arbeit ist kein Vektor sondern eine skalare Größe.
Wenn sich der Weg nicht geradlinig ändert, so errechnet sich die Arbeit aus der Summe aller Produkte aus
geraden Wegstücken und den zugehörigen Kraftanteilen. Ändert sich der Weg kontinuierlich, so kann die
Arbeit als Wegintegral der Kraft dargestellt werden:
lim ∑ ∫
W = F ⋅ Δs
= Fds
Δs
→0
i
s
i i
i s
2
1
• Die geleistete Arbeit, die aufgebracht werden muss, um einen Körper von Punkt 1 nach Punkt 2 zu be-
wegen, ist unabhängig vom Weg, der dabei zurückgelegt wird.
• Wird mit beliebigem Kraftaufwand ein Körper an seinen ursprünglichen Ort zurück bewegt, so ist die
geleistete Arbeit Null!
Hubarbeit:
Wird ein Körper angehoben, so wirkt seine Gewichtskraft auf ihn. Die geleistete Arbeit beim Heben des
Körpers auf eine Höhe h ist demnach (g=const.):
WH = FG ⋅ h = m ⋅ g⋅ h