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

Wirkungsgrad:
Skript zur Vorlesung Physik 1 und Physik 2 Seite 30
Prof. Dr. P. Kaul, Fachbereich Biologie Chemie und Werkstofftechnik,
Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg
Unter dem Wirkungsgrad wird das Verhältnis aus Nutzarbeit und Gesamtarbeit verstanden
Nutzarbeit
Wirkungsgrad =
Gesamtarbeit
WN
ηW
=
W
Ges
2.7.2 Leistung
Unter Leistung wird der Quotient aus Arbeit und Zeit verstanden, d.h. die Leistung gibt an, in welcher Zeit
die Arbeit verrichtet wird.
mittlere Leistung: P W
W
t
J
Δ ⎡ ⎤
= ⎢1
= 1
Δ ⎣ s⎥
⎦
Momentanleistung: P dW
dt W = = &
2.7.3 Energie, Energieerhaltung
Die Arbeit, die in einen Körper gesteckt wird, ist nicht verloren. Ein Körper an dem Hubarbeit verrichtet wur-
de, würde beim Loslassen wieder herunterfallen und wäre imstande, die Hubarbeit als Beschleunigungsar-
beit zu leisten. Die geleistete Beschleunigungsarbeit könnte wiederum in Hubarbeit umgewandelt werden,
indem der herunterfallende Körper einen gleichen Körper über ein Katapult in dieselbe Höhe schleudern
könnte.
Die Fähigkeit einer Masse, Arbeit zu leisten, wird in der Physik als Energie bezeichnet.
Es wird in der Mechanik unterschieden nach
• potentieller Energie E pot
• und kinetischer Energie Ekin, Erot
Unter potentieller Energie wird die Energieform verstanden, die der Körper aufgrund seiner Masse und sei-
ner Lage hat (z.B. er befindet sich 3 m über dem Erdboden), unter kinetischer Energie wird der Anteil an
leistbarer Arbeit verstanden, die der Körper aus seiner Bewegung herausziehen kann.
Wird eine Feder gespannt, so wird an ihr eine Dehnungsarbeit geleistet. Wird diese Feder losgelassen, so
entspannt sie sich, wobei sie in der Lage ist, eine an ihr hängende Masse zu beschleunigen. Auch hier wird
die gesamte potentielle Energie in Form der Spannung der Feder in kinetische Energie umgewandelt.
Achtung: Bei Angabe eines Energiewertes muss das Bezugsniveau bekannt sein!
Gravitationspotential:
Die potentielle Energie im Schwerefeld einer Masse m 1 (z.B. der Erde) ist entsprechend des Gravitations-
gesetzes gegeben durch