Energieumwandlung am Beispiel von Wasserkraft
Die Sonne hat Strahlungsenergie, die zu Wärme führt. Aus Wärmeenergie wird Bewegungsenergie und Wasserdampf steigt auf. In der Wolke wird sie wieder zu Lageenergie. Wenn die Wolke sich bewegt, ist es Bewegungsenergie. Sobald das Wasser zu fallen beginnt wird aus potenzieller Energie kinetische Energie. Im See ist es wieder Lageenergie und beim fliessen wird sie zu Bewegungsenergie. Wenn das Wasser auf die Turbine trifft, gibt es Rotationsenergie, aus der der Generator Strom (elektrische Energie) macht. Danach fliesst das Wasser wieder zum Meer. |
Mechanische Leistung
In einem Zügelunternehmen arbeiten zwei Mitarbeiter. Beide tragen Bücherkisten von 50 kg in den dritten Stock (h = 10 m). Beide verrichten dabei eine Arbeit von 5000 J, ganz egal wie lange sie dafür brauchen.
Der eine Mitarbeiter befördert pro Stunde 15 Kisten, der andere nur 10. Unser Gefühl sagt uns, der eine Arbeiter sei leistungsfähiger, weil er für die Beförderung von gleich vielen Kisten weniger Zeit braucht.
Wir können also auch sagen, "je mehr Zeit, desto geringer die Leistung" oder "je weniger Zeit, desto grösser die Leistung".
Als Formel geschrieben:
P = W / t
Einheit der Leistung P (engl. Power): Watt W
(wobei 1000 W = 1kW, und 1000kW = 1 mW)
P = Power (Leistung)
W = Work (Arbeit)
t = time (Zeit)
F = Force (Kraft)
s = Strecke
m = Masse
g = Erdanziehungsfaktor 9.81 m/s
Arbeiter 1 = m x g x s / t = 15 x 50 kg x 9.81 m/s x 10 m durch 3600 s
Arbeiter 2 = mx g x s / t= 10 x 50kg x 9. 81 m/s x 10 m durch 3600 s
Beim Stangenklettern
Im Turnen gibt es Leistungsnoten beim Stangenklettern (5 m). Je schneller desto besser die Note. Dick (75 kg) braucht 9.7 Sekunden und erhält dafür Note 4; Doof (40 kg) braucht nur 5.2 Sekunden und wird mit einer 6 belohnt. Doof ist zufrieden und findet es "einfach logisch", Dick aber findet sich ungerecht behandelt.
Physikalisch gesehen hat Dick Recht. Berechne die Leistung von Dick&Doof!
Dick: P = W / t = F x s / t = m x g x s / t = 75kg x 9.81 m/s x 5m / 9.7s = 379,25 W
Doof: P = W / t = F x s / t = m x g x s / t = 49kg x 9.81 m/s x 5 m / 5.2 = 462,2 W
In einem Zügelunternehmen arbeiten zwei Mitarbeiter. Beide tragen Bücherkisten von 50 kg in den dritten Stock (h = 10 m). Beide verrichten dabei eine Arbeit von 5000 J, ganz egal wie lange sie dafür brauchen.
Der eine Mitarbeiter befördert pro Stunde 15 Kisten, der andere nur 10. Unser Gefühl sagt uns, der eine Arbeiter sei leistungsfähiger, weil er für die Beförderung von gleich vielen Kisten weniger Zeit braucht.
Wir können also auch sagen, "je mehr Zeit, desto geringer die Leistung" oder "je weniger Zeit, desto grösser die Leistung".
Als Formel geschrieben:
P = W / t
Einheit der Leistung P (engl. Power): Watt W
(wobei 1000 W = 1kW, und 1000kW = 1 mW)
P = Power (Leistung)
W = Work (Arbeit)
t = time (Zeit)
F = Force (Kraft)
s = Strecke
m = Masse
g = Erdanziehungsfaktor 9.81 m/s
Arbeiter 1 = m x g x s / t = 15 x 50 kg x 9.81 m/s x 10 m durch 3600 s
Arbeiter 2 = mx g x s / t= 10 x 50kg x 9. 81 m/s x 10 m durch 3600 s
Beim Stangenklettern
Im Turnen gibt es Leistungsnoten beim Stangenklettern (5 m). Je schneller desto besser die Note. Dick (75 kg) braucht 9.7 Sekunden und erhält dafür Note 4; Doof (40 kg) braucht nur 5.2 Sekunden und wird mit einer 6 belohnt. Doof ist zufrieden und findet es "einfach logisch", Dick aber findet sich ungerecht behandelt.
Physikalisch gesehen hat Dick Recht. Berechne die Leistung von Dick&Doof!
Dick: P = W / t = F x s / t = m x g x s / t = 75kg x 9.81 m/s x 5m / 9.7s = 379,25 W
Doof: P = W / t = F x s / t = m x g x s / t = 49kg x 9.81 m/s x 5 m / 5.2 = 462,2 W