Mechanische Arbeit und Leistung

Arbeit

Um einen Körper auf einem Wegstück zu bewegen, muss eine Kraft aufgewendet werden. Diese praktische Überlegung führt zur Berechnung der mechanischen Arbeit:

Die Arbeit W in Nm ergibt sich

  • aus dem Produkt der Kraft F in N und
  • des Weges s in m:

Das Heben einer Last

Die Hubarbeit W in Nm ergibt sich

  • aus dem Produkt des Gewichtes (der Gewichtskraft) G in N und
  • der Hubhöhe h in m:

  • Leistung

    Um eine bestimmte Arbeit zu verrichten, wird Zeit benötigt. Je kürzer die benötigte Zeit ist, um so größer ist die Leistungsfähigkeit der Arbeitsmaschine. Das ergibt folgenden Zusammenhang:

    Die Leistung P in W ergibt sich

  • aus dem Produkt der Kraft (oder der Gewichtskraft) F (G) in N und des Weges s (h) in m
  • im Verhältnis zur aufgewendeten Zeit t in s.

    Die Einheit der Leistung ist 1W.

    James Watt

    James Watt (1736-1819) war Mechaniker mit dem "wissenschaftlichen" Auftrag, die schlecht funktionierende Dampfmaschine der Universität Glasgow zu reparieren.

    Dabei startete er ein lange dauerndes Projekt und verbesserte letztendlich die Vorläufer seiner Dampfmaschine zu einem leistungsfähigen und wesntlich wirtschaftlicheren Antrieb. Der Primärenergieverbrauch (Steinkohle) konnte dabei um 60% reduziert werden.

    Das Pferd als Leistungseinheit

    Cartoon Pferd Die alte Einheit der Leistung ergibt sich aus der Annahme, daß ein "normales" Pferd in der Lage, die Masse von 75kg (den typischen Menschen) in 1 Sekunde über eine Umlenkrolle um 1 Meter hoch zu heben. Das war einmal ein Baustellenaufzug.

    1PS = 0,735kW