Es gibt keine Definition, was Energie ist, aber wir wissen, dass ihre Existenz Arbeit ermöglicht. Die in der Nahrung gespeicherte Energie sorgt beispielsweise dafür, dass die Körperorgane eines Menschen richtig funktionieren. Kraftstoffe bringen Kraftfahrzeuge in Bewegung. Ebenso bewirkt die von der Batterie erzeugte elektrische Energie, dass sich die Elektronen in den energieleitenden Drähten bewegen.
Wenn über Energie gesprochen wird, ist es äußerst wichtig, das Energiesparprinzip zu betonen. Dieses Prinzip sagt Lavoisier: „In der Natur geht nichts verloren, nichts wird geschaffen, alles verwandelt sich“.
Um Energieumwandlungen im Allgemeinen zu veranschaulichen, betrachten wir eine entspannte Feder (Abbildung 1), also eine Feder, die nicht gedehnt ist. Aussehen:
Das Zusammendrücken der Feder erfordert Energie. Somit wird auf eines seiner Enden eine Kraft ausgeübt, so dass es sich zusammenzieht. Wir sagen, dass durch Krafteinwirkung auf die Feder Arbeit verrichtet wird. Diese Arbeit entspricht der von der Person auf die Feder übertragenen Energie. Abbildung 2 zeigt die Feder bereits zusammengedrückt und mit einer Sperre am Wagen, die ein Lösen verhindert.
Die komprimierte Feder speichert Energie. Diese Energie kann jedoch nur durch Entfernen des Schlosses vom Wagen manifestiert werden. Die in der Feder gespeicherte Energie wird als elastische potentielle Energie bezeichnet. Potential, weil es sich manifestieren kann und elastisch, weil es sich in einem verformten elastischen Körper befindet.
Wenn wir uns nun Abbildung 3 ansehen, stellen wir fest, dass sich der Wagen selbst befreit hat. Beim Entfernen der Sperre manifestierte sich die in der Feder gespeicherte potentielle Energie, wodurch der Wagen in Bewegung kam. Wieder haben wir die Arbeit erledigt. Diese Arbeit entspricht nun der von der Feder auf den Wagen übertragenen Energie. Die Energie, die der Wagen aufgenommen hat, wird als kinetische Energie bezeichnet.
Kinetische Energie: es ist die Energie, die mit der Bewegung von Körpern verbunden ist.
Potentielle Energie (gravitativ, elastisch, elektrisch usw.): es ist die Energie, die ein Körper in Bezug auf die bestimmte Position hat, die er einnimmt.
Ohne Reibung bleibt die gesamte mechanische Energie eines Systems erhalten, wobei nur die potentielle Energie in kinetische Energie umgewandelt wird und umgekehrt. Aussehen:
UNDmec= UNDç + UNDP
Es ist von großer Bedeutung, klarzustellen, dass Arbeit und Energieformen skalare Größen sind.
Arbeit einer Kraft
Arbeit ist das Maß für die Energie, die auf einen Körper übertragen wird, wenn eine Kraft entlang einer Verschiebung ausgeübt wird. In der Physik wird Arbeit normalerweise durch W (das aus dem englischen Werk stammt) oder häufiger durch den griechischen Buchstaben tau. dargestellt
.Um die Arbeit einer Kraft zu berechnen, ist es wichtig zu betonen, dass sie sein kann:
Arbeit einer konstanten Kraft parallel zur Verschiebung: wird berechnet, wenn die Kraft in die gleiche Richtung wie die Verschiebung wirkt. Sie lässt sich wie folgt berechnen:
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Da der Winkel zwischen Kraft und Verschiebung null ist, wird der Kosinus dieses Winkels gleich 1, was den Ausdruck äquivalent zu:
Wobei D die vom Körper erlittene Verschiebung ist.
Arbeit einer konstanten Kraft und nicht parallel zur Verschiebung:
Wenn wir eine konstante Kraft anwenden und nicht parallel, wie im obigen Schema, berechnen wir die Arbeit wie folgt:
Wo? es ist der Winkel, der zwischen der Kraft und der vom Körper erlittenen Verschiebung gebildet wird.
Im SI (International System of Units) wird die Arbeit in Joule angegeben, was durch den Buchstaben (J) und die Kraft wird in Newton (Nein). Dieses Gerät ist nach dem britischen Physiker James Prescott Joule benannt. Im CGS-System ist die Arbeitseinheit erg = Dyn x Zentimeter.
Von Marco Aurélio da Silva
Brasilianisches Schulteam
Möchten Sie in einer schulischen oder wissenschaftlichen Arbeit auf diesen Text verweisen? Aussehen:
SILVA, Domitiano Correa Marques da. "Energie und Arbeit einer Kraft"; Brasilien Schule. Verfügbar in: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/trabalho.htm. Zugriff am 27. Juni 2021.
