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Arbeit, Energie, Leistung

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  • Lesezeit: 9 min
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Steckbrief

Arbeit und Energie

Arbeit, Energie und Leistung sind Begriffe, die man auch aus dem Alltag kennt. In der Physik sind diese Begriffe allerdings genauer definiert, was den Umgang mit ihnen wiederum relativ einfach macht.

Die Arbeit Equation ist definiert als

Equation

Dabei ist:

  • Equation = Kraft

  • Equation = zurückgelegte Wegstrecke

Equation und Equation sind Vektoren, haben also eine bestimmte Richtung.
Die Einheit der Arbeit Equation = Equation ist Nm („Newtonmeter”). 1 Nm = 1 J (Joule).

Energie ist die Speicherform der geleisteten Arbeit. Arbeit und Energie werden nach denselben Formeln berechnet und haben auch dieselbe Einheit, nämlich Joule. Mechanische Energie kann in verschiedenen Formen vorkommen (potenzielle Energie, kinetische Energie, Spannenergie)

Leistung

Wenn man danach fragt, wie schnell eine Arbeit verrichtet wird (z.B. nach der Stärke eines Motors), kommt man zur Leistung: Leistung ist Arbeit (oder Energie), die pro Zeiteinheit erbracht (oder freigesetzt) wird.

Die Leistung Equation ist definiert als:

Equation

Dabei ist:

  • Equation = Arbeit

  • Equation = Zeit

Die Einheit der Leistung ist [Equation] = J/s = W (Watt).

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    Arbeit und Energie

    Die Begriffe Arbeit und Energie werden in der Physik oft in gleicher Bedeutung verwendet. Physikalisch wird Arbeit in Form von Energie gespeichert und Energie in Form von Arbeit wieder freigesetzt. Zum Beispiel wird beim Hochheben eines Körpers die dabei verrichtete Arbeit als potenzielle Energie in dem Körper gespeichert. Beim Herunterfallen setzt er diese Energie wieder frei und kann dabei Arbeit leisten. Nach diesem Prinzip funktioniert z.B. ein Wasserkraftwerk: Wasser wird in einen Speichersee gepumpt und beim Entleeren des Speichers treibt das Wasser eine Turbine an, mit der dann die Energie des Wassers wieder gewonnen wird.

    Arbeit und Energie werden nach denselben Formeln berechnet und haben auch dieselbe Einheit, nämlich Joule.

    Arbeit

    Die Arbeit Equation ist definiert als Kraft Equation mal Wegdifferenz Equation:

    Equation

    Der Punkt zwischen den Vektoren und bezeichnet ein Skalarprodukt, d.h zur Berechnung der Arbeit darf nur der Kraftanteil (die Kraftkomponente) in Richtung der Wegstrecke genommen werden:

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      zuletzt bearbeitet: 10.11.2022
      Fachlicher Beirat: Prof. Dr. Dr. Hartmut Zabel, 16.01.2022
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