Arbeit & Energie

Das Wichtigste kurz erklärt

Arbeit & Energie in 4 Schritten – mit Beispielen.

1. Mechanische Arbeit

   Arbeit = Kraft · Weg (W = F · s). Einheit: Joule (J) = N·m. Nur wenn sich etwas bewegt!

   F = 20 N, s = 5 m → W = 100 J (bloßes Halten = keine Arbeit)

2. Energieformen

   Lageenergie E = m·g·h (oben), Bewegungsenergie (schnell/schwer), Spannenergie (gespannter Bogen).

   m = 2 kg, h = 5 m: E = 2·10·5 = 100 J

3. Energieerhaltung

   Energie geht nicht verloren, sie wandelt sich nur um.

   Fallender Ball: Lageenergie → Bewegungsenergie

4. Lageenergie rechnen

   Mit g ≈ 10 N/kg.

   m = 4 kg, h = 3 m: E = 4·10·3 = 120 J

Übungsaufgaben mit Lösungen

10 Beispielaufgaben aus diesem Thema – erst selbst überlegen, dann die Lösung aufklappen.

1. Mechanische Arbeit berechnet man mit …

   • AW = Kraft · Weg (F · s)
   • BW = F + s
   • CW = F : s
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   Richtig: A – W = Kraft · Weg (F · s)

   W = Kraft · Weg (F · s) – nur Bewegung in Kraftrichtung zählt als Arbeit.

2. Lageenergie: m = 2 kg, h = 5 m, g = 10 N/kg. E = ___ JAntwort: Joule

   Lösung anzeigen

   Lösung: 100

   E = m · g · h = 2 · 10 · 5 = 100 J.

3. Der Energieerhaltungssatz besagt …

   • AEnergie verschwindet einfach
   • BEnergie geht nicht verloren, sie wandelt sich nur um
   • CEnergie entsteht aus dem Nichts
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   Richtig: B – Energie geht nicht verloren, sie wandelt sich nur um

   Gesamtenergie bleibt erhalten.

4. Welche Einheit hat 1 Joule?

   • A1 Newtonmeter (1 N · 1 m)
   • B1 N : 1 m
   • C1 kg
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   Richtig: A – 1 Newtonmeter (1 N · 1 m)

   1 Newtonmeter (1 N · 1 m) – die Arbeit, 1 N über 1 m zu verschieben.

5. Welche Energieform steckt in einem gespannten Bogen?

   • AWärmeenergie
   • BLichtenergie
   • CSpannenergie
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   Richtig: C – Spannenergie

   Spannenergie (elastische Energie) – beim Loslassen wird sie zur Bewegungsenergie des Pfeils.

6. W = F · s. Für F = 5 N und s = 4 m ist W = ?

   • A20 J
   • B9 J
   • C1,25 J
   • D54 J
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   Richtig: A – 20 J

   5 · 4 = 20 J.

7. Welche Energie hat ein Körper aufgrund seiner Höhe?

   • ALageenergie (potentielle Energie)
   • BWärmeenergie
   • CSpannenergie
   • DBewegungsenergie
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   Richtig: A – Lageenergie (potentielle Energie)

   Höhe → Lageenergie.

8. In welcher Einheit misst man die Energie?

   • AVolt
   • BJoule
   • CWatt
   • DNewton
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   Richtig: B – Joule

   Energie: Joule.

9. Beim Fallen wandelt sich Lageenergie um in …

   • ABewegungsenergie
   • BSpannenergie
   • Celektrische Energie
   • DLichtenergie
   Lösung anzeigen

   Richtig: A – Bewegungsenergie

   Lageenergie → Bewegungsenergie.

10. Begründe, warum das bloße Halten einer Last keine Arbeit ist.

    • Aweil das Halten einer Last grundsätzlich die schwerste aller körperlichen Arbeiten darstellt
    • Bweil es leicht ist
    • Cweil dabei kein Weg zurückgelegt wird
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    Richtig: C – weil dabei kein Weg zurückgelegt wird

    W = F·s, ohne Weg keine Arbeit.

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