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Potentielle und kinetische Energie

Wer selbst Arbeiten geht, dem sollte der Begriff der "Arbeit" geläufig sein. Gemeint kann hier ein stressiger Tag voller Aufgaben sein. Natürlich gibt es den Begriff der Arbeit auch in der Schule. Hierbei handelt es sich meißt um Tests und Klausuren, der Noten die endgültige Schulnote des Fachs bestimmen.

Speziell im Unterrichtsfach Physik, kann "Arbeit" jedoch noch eine weitere Bedeutung haben, denn dabei handelt es sich um eine Angabe für aufzuwendende oder aufgebrachte Energie.

Arbeit wird dabei in sogenannten Newtonmetern angegeben, wobei 1Nm gleich einem Joule ist. In Formeln für die verschiedenen Energien erhält man am Ende einer Rechnung oftmals die Werte Kg*m² / s², was soviel bedeutet wie Kilogramm mal Quadratmeter durch Quadratsekunde.

Das Formelzeichen für "Arbeit" lautet "W".

Wie man die potentielle Energie berechnet:

Die Formel zur Berechnung der potentiellen Energie lautet:

Wpot = m * g * h

Diese gibt die Energie an, welche benötigt wird, um einen Körper anzuheben.

Die einzelnen Bestandteile der Formel genauer erklärt:

Bei "m" handelt es sich um die Masse des anzuhebenden Körpers. Die Einheit wird in Kilogramm (kg) angegeben. Das kleine "g" in der obigen Formeln ist die Erdbeschleunigung, welche bei 9,81m/s² liegt. Der Kleinbuchstabe "h" steht für die Höhe, in welche der Körper angehoben wird. Die Höhe wird in Metern angegeben.

Würde man nun den angehobenen Körper fallen lassen, so fällt dieser immer schneller werdend zu Boden. Die Geschwindigkeit des Falls wird durch die Erdbeschleunigung bestimmt. Diese Fallgeschwindigkeit bezeichnet man dann als kinetische Energie.

Wie berechnet man die kinetische Energie?

Auch für die kinetische Energie wird wieder das große "W" für Arbeit verwendet, wobei das Endergebnis wieder in der Einheit Nm für Newtonmeter heraus kommt.

Formel: Wkin = 0.5 * m * v²

Für die kinetische Energie von Bedeutung sind "m", also die Masse des Körpers in Kilogramm und "v", welches für die Geschwindigkeit in Metern pro Sekunde steht, mit welcher der Körper sind bewegt.

Kraft, Strecke und Arbeit

Da nicht nur Kraft für das Hochheben von Körpern, sondern auch für das Verschieben eines Körpers aufgewandt werden muss, gibt es auch dazu eine passende Formel, welche die Arbeit im Verhältnis mit der Kraft und der Strecke setzt.

Die Formel dazu lautet W = F * s wobei "W" wieder die Arbeit ist, "F" für die Kraft in Newton steht und "s" die Streckenlänge in Metern ist, auf welche der Körper geschoben wird.