Arbeitsrechner (Physik)
Berechnen Sie die mechanische Arbeit aus Kraft, Weg und dem Winkel dazwischen.
Verrichtete Arbeit (W)
Die Arbeitsformel und die Rolle des Winkels
In der Physik misst die mechanische Arbeit die Energie, die übertragen wird, wenn eine Kraft einen Körper über eine Strecke bewegt. Sie wird mit folgender Formel berechnet:
W = F · d · cos(θ)
- W - Verrichtete Arbeit, in Joule (J)
- F - Wirkende Kraft, in Newton (N)
- d - Zurückgelegter Weg, in Metern (m)
- θ - Winkel zwischen der Kraft und der Bewegungsrichtung, in Grad
Nur die Komponente der Kraft in Bewegungsrichtung verrichtet Arbeit. Ist die Kraft parallel zur Bewegung (θ = 0°), gilt cos(θ) = 1 und die Arbeit ist maximal. Mit wachsendem Winkel trägt weniger Kraft zur Bewegung bei.
Positive, null und negative Arbeit
- Positive Arbeit (θ < 90°): Die Kraft hat eine Komponente in Bewegungsrichtung und führt dem Körper Energie zu.
- Null Arbeit (θ = 90°): Die Kraft steht senkrecht zur Bewegung, daher ist cos(90°) = 0 und es wird keine Arbeit verrichtet.
- Negative Arbeit (θ > 90°): Die Kraft wirkt der Bewegung entgegen und entzieht dem Körper Energie, wie bei der Reibung.
Der Arbeit-Energie-Satz
Der Arbeit-Energie-Satz besagt, dass die an einem Körper verrichtete Gesamtarbeit gleich seiner Änderung der kinetischen Energie ist:
W = ΔKE = ½mv² − ½mv₀²
Das bedeutet: Positive Arbeit an einem Körper beschleunigt ihn, während negative Arbeit ihn abbremst. Damit verbindet sich der Begriff der Arbeit direkt mit der Bewegungsenergie.
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Hinweis: Dieser Rechner geht von einer konstanten Kraft und geradliniger Bewegung aus. Die Ergebnisse beruhen auf idealisierten physikalischen Gleichungen und können von realen Szenarien abweichen.