Mechatronik Modul 2 - ADAM - Leonardo da Vinci Projects and ...

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Minos
Grundlagen
2.11 Arbeit, Energie und Leistung
2.11.1 Arbeit
Beispiel
In der Physik werden die Begriffe Arbeit, Energie und Leistung teilweise
anders gebraucht als in der Umgangssprache. Deshalb ist es möglich,
dass bei der Verwendung dieser Begriffe Mißverständnisse auftreten können.
Wird eine Kiste über den Boden geschoben, so wird im physikalischen
Sinne Arbeit verrichtet. Die zu verrichtende Arbeit ist dabei um so größer,
je länger der Weg und je größer die zum Schieben erforderliche
Kraft ist.
Die Arbeit berechnet sich demzufolge nach folgender Formel:
Arbeit = Kraft · Weg
W = F · s
Als Einheit der Arbeit ergibt sich bei dieser Berechnung Newtonmeter
Nm. Anstelle des Newtonmeters wird jedoch die Einheit Joule J verwendet.
Eine Arbeit von einem Joule wird somit verrichtet, wenn ein Körper mit
einer Kraft von einem Newton um einen Meter verschoben wird.
Für den technischen Bereich ist eine Arbeit von einem Joule ein recht
geringer Wert. Deshalb wird häufig auch die Einheit Kilowattstunde kWh
verwendet. Dabei sind folgende Umrechnungen erforderlich:
1 kWh = 3,6 · 10 6 J = 3 600 000 J
1 J = 2,778 · 10 –7 kWh
Eine Holzpalette mit Werkstücken wiegt 100 kg. Sie soll 20 m weit über
den Boden gezogen werden. Der Reibwert zwischen Palette und Boden
wird mit 0,5 angenommen. Wie groß ist die erforderliche Zugkraft? Welche
Arbeit muss verrichtet werden?
F = µ · F N = µ · m · g = 0,5 · 100 kg · 9,81 m/s 2
F = 490,5 N
Es wird eine Zugkraft von 490,5 N benötigt.
W = F · s
W = 490,5 N · 20 m
W = 9810 J
Es wird eine Arbeit von 9810 J oder 9,81 kJ verrichtet.