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Physik Mechanik – Arbeit und Energie

15 KartenNaturwissenschaftenatrio09.10.2026Nur mit Link

Karteikarten zum Thema „Naturwissenschaften“ · 15 Karten · von atrio. Beispiele: Wie ist mechanische Arbeit definiert? · Wann verrichtet eine Kraft keine Arb…

Karten

15 Karten
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Wie ist mechanische Arbeit definiert?

Rückseite

Arbeit ist das Skalarprodukt aus Kraft und Verschiebung: W = F · s · cos(α), wobei α der Winkel zwischen Kraft- und Wegvektor ist.

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Wann verrichtet eine Kraft keine Arbeit?

Rückseite

Wenn Kraft senkrecht zur Verschiebung steht (α = 90°), der Körper sich nicht bewegt (s = 0) oder keine Kraft wirkt.

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Welche Einheit hat Arbeit im SI-System?

Rückseite

Joule (J): 1 J = 1 N·m = 1 kg·m²/s². Benannt nach James Prescott Joule.

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Was besagt der Arbeitssatz (Energieprinzip)?

Rückseite

Die Summe der Arbeiten aller äußeren Kräfte gleich der Änderung der kinetischen Energie: W_ges = ΔE_kin.

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Wie berechnet man kinetische Energie?

Rückseite

E_kin = ½ · m · v². Sie hängt quadratisch von der Geschwindigkeit ab, nicht vom Richtungsvektor.

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Was ist potentielle Energie im Schwerefeld?

Rückseite

E_pot = m · g · h (nah Erdoberfläche, g ≈ 9,81 m/s²). Bezugshöhe (h=0) ist frei wählbar, nur Höhendifferenzen zählen.

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Wann ist eine Kraft konservativ?

Rückseite

Wenn die verrichtete Arbeit nur vom Anfangs- und Endpunkt abhängt, nicht vom Weg. Schwere- und Federkraft sind konservativ; Reibung nicht.

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Was besagt die Energieerhaltung in abgeschlossenen Systemen?

Rückseite

Gesamtenergie E_ges = E_kin + E_pot + E_innere bleibt konstant. Bei konservativen Kräften gilt E_kin + E_pot = const.

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Wie berechnet man die Arbeit einer Federkraft?

Rückseite

W = ½ · D · (x₂² - x₁²), wobei D die Federkonstante und x die Auslenkung vom Ruhelage ist. Energie im Feder: E_Feder = ½ · D · x².

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Was ist Leistung und wie wird sie berechnet?

Rückseite

Leistung P = W/t = F · v (momentan). Einheit: Watt (W) = J/s. Beschreibt, wie schnell Arbeit verrichtet oder Energie umgewandelt wird.

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Was passiert mit mechanischer Energie bei Reibung?

Rückseite

Reibung verrichtet negative Arbeit, wandelt mechanische Energie in innere Energie (Wärme) um. E_mech nimmt ab, E_ges bleibt erhalten.

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Wie berechnet man Arbeit bei variabler Kraft entlang eines Weges?

Rückseite

W = ∫ F(s) · ds (Kurvenintegral). Grafisch: Fläche unter der Kraft-Weg-Kurve.

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Was ist der Unterschied zwischen Arbeit und Energie?

Rückseite

Energie ist Zustandsgröße eines Systems (Fähigkeit, Arbeit zu verrichten). Arbeit ist Prozessgröße (Energieübertragung durch Kraft über Weg).

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Wie wirkt sich der Winkel zwischen Kraft und Weg auf die Arbeit aus?

Rückseite

W = F·s·cos(α). 0°: positive Maximalarbeit. 90°: null Arbeit. 180°: negative Maximalarbeit (bremsend).

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Was beschreibt der Satz von König zur kinetischen Energie?

Rückseite

E_kin gesamt = E_kin Massenmittelpunkt + E_kin relativ zum Massenmittelpunkt (Drehenergie). Trennt Translations- und Rotationsenergie.

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