Energieübertragung mit einer Kraft (Goldene Regel der Mechanik) - Versionsgeschichte

Patrick.Nordmann: /* Animation: Ein Flaschenzug */

2026-03-16T21:52:51Z

‎Animation: Ein Flaschenzug

2026-03-16T21:50:45Z

‎Bergauf und Bergab Fahren (die schiefe Ebene)

2019-07-17T08:47:15Z

‎Goldene Regel der Mechanik

2018-03-23T09:23:31Z

‎Goldene Regel der Mechanik

2018-03-23T09:22:29Z

‎Links

2018-03-23T09:21:57Z

‎Kraftwirkung ohne Bewegung (Halten)

2018-03-23T09:21:01Z

‎Fahrradfahren

2018-03-23T09:17:59Z

‎Energiemengen im Kraft-Weg-Diagramm

2018-03-23T09:16:48Z

‎Energiemengen im Kraft-Weg-Diagramm

2018-03-23T09:15:03Z

‎Goldene Regel der Mechanik

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 ==Goldene Regel der Mechanik==

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 ===Animation: Ein Flaschenzug===

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 {|class="wikitable" style="border-style: solid; border-width: 4px "
+|
-Das Produkt aus wirkender mittlerer Kraft parallel zum Weg und der Weglänge
+Das Produkt aus wirkender mittlerer [[Die Kraft|Kraft]] parallel zum Weg und der Weglänge
 <br>ist die Menge der übertragenen Energie:

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 ==Goldene Regel der Mechanik==
-Drückt oder zieht man an einem Gegenstand, der sich bewegt, so überträgt man dabei Energie. Durch eine große Kraft längs einer langen Strecke überträgt man viel Energie.
+Drückt oder zieht man an einem Gegenstand, der sich bewegt, so überträgt man dabei Energie.
 *Manche Maschinen, wie eine Zange, ein Schraubenschlüssel oder eine schiefe Ebene verringern die nötige Kraft - aber dabei wird die Weglänge größer. Das nennt man eine "Untersetzung".
 *Andere Maschinen, wie der Kettenantrieb beim Fahrrad verkürzen die Wegstrecke - auf Kosten einer größeren Kraft. Das nennt man "Übersetzung".

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 ==Links==
-*Video: [https://www.planet-schule.de/sf/php/sendungen.php?sendung=6902 Der Mensch als Kraftmaschine]<ref name="Schwimmer"/> (vor allem beim Sport) (SWR Planet Schule: Kraftmaschine Mensch)
+*Video: [https://www.planet-schule.de/sf/php/sendungen.php?sendung=6902 Kraftmaschine Mensch]<ref name="Schwimmer"/> (vor allem beim Sport) (SWR Planet Schule: Kraftmaschine Mensch)
 *[http://sk-8.de/energie/eneBenzinsparenPkw.php#k6 Benzin sparen] beim Autofahren (Karl Sowada)
 *[http://www.uni-kassel.de/fb10/fileadmin/datas/fb10/physik/oberflaechenphysik/exp2/Lehre/ExpPhysI/Arbeit-Energie-Impuls.pdf Skript: Arbeit Energie Impuls und Erhaltungssätze] (Uni Kassel)

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 *Aber wieso ist dann das Halten einer schweren Tasche so anstrengend?
-:Das hängt mit der Funktionsweise der Muskeln zusammen: Video: [https://www.planet-schule.de/sf/php/sendungen.php?sendung=6902 Der Mensch als Kraftmaschine]<ref name="Schwimmer">Die Kraftmessung des Schwimmers wird falsch angegeben. An der Federwaage liest man ab: 2kg bis 4kg, das entspricht einer Kraft von 20N bis 40N!</ref> (ab 1:35)
+:Das hängt mit der Funktionsweise der Muskeln zusammen: Video: [https://www.planet-schule.de/sf/php/sendungen.php?sendung=6902 Kraftmaschine Mensch]<ref name="Schwimmer">Die Kraftmessung des Schwimmers wird falsch angegeben. An der Federwaage liest man ab: 2kg bis 4kg, das entspricht einer Kraft von 20N bis 40N!</ref> (ab 1:35)
 :Ein Mensch kann eine Tasche nicht exakt auf einer Höhe halten, weil die Muskeln durch die Belastung auseinandergezogen werden und der Muskel die Tasche immer wieder ein kleines Stückchen anheben muss.

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 Was passiert, wenn man genau senkrecht zu einer Wegstrecke zieht?
-Ein klassisches Beispiel für eine Kreisbewegung: Die Erde dreht sich um die Sonne, wobei die Zentripetalkraft immer senkrecht auf der Bewegungsrichtung ist. Es wird also keine Energie übertragen, sondern lediglich die Bewegungsrichtung verändert.<br style="clear: both" />
+Ein klassisches Beispiel ist die Kreisbewegung: Die Erde dreht sich um die Sonne, wobei die Zentripetalkraft immer senkrecht auf der Bewegungsrichtung steht. Dabei wird die Erde nicht schneller. Es wird also keine Energie übertragen, sondern lediglich die Bewegungsrichtung verändert.<br style="clear: both" />
 == Energiemengen im Kraft-Weg-Diagramm ==

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 <gallery widths=180px heights=120px  perrow=4>
   Bild:Mechanik_sF_Diagramm.jpg|Bei einer konstanten Kraft in Richtung des Weges entspricht die Energiezunahme <math>\Delta E = F \cdot \Delta s </math> der rechteckigen Fläche unter dem Graphen.
-  Bild:Mechanik_sF_Diagramm_negativ.jpg|Wirkt die Kraft gegen die Bewegungsrichtung, so wird die Fläche negativ gewertet. Die Enegiemenge sinkt um <math>\Delta E</math>.
+  Bild:Mechanik_sF_Diagramm_negativ.jpg|Wirkt die Kraft gegen die Bewegungsrichtung, so wird die Fläche negativ gewertet. Die Energiemenge sinkt um <math>\Delta E</math>.
   Bild:Mechanik_sF_Diagramm_Feder.jpg|Dehnt man eine Feder, so nimmt die Kraft proportional zum Weg zu. Die hineingesteckte Energiemenge entspricht einer Dreiecksfläche.
   Bild:Mechanik_sF_Diagramm_variabel.jpg|Auch bei einer veränderlichen Kraft berechnet man die übertragene Energiemenge als Fläche unter dem Graphen.

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 ==Goldene Regel der Mechanik==
-Überträgt man Energie mit Hilfe einer Kraft, so kann man mit einer Maschine durch eine Hebelwirkung mit einer geringen Kraft ziehen oder drücken - auf Kosten einer längeren Wegstrecke. Oder man kann entlang eines kurzen Weges drücken - auf Kosten einer großen Kraft.
+Drückt oder zieht man an einem Gegenstand, der sich bewegt, so überträgt man dabei Energie. Durch eine große Kraft längs einer langen Strecke überträgt man viel Energie.
 Das Produkt aus Kraft und Weg ist immer gleichgroß, weshalb man es als die übertragene Energiemenge festgelegt hat. Die "goldene Regel der Mechanik" ist also ein Spezialfall der allgemeinen Energieerhaltung.
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 :<math>\Delta E = \bar F \, \Delta s \qquad \rm 1\, J = 1\, Nm \qquad \mathrm{(\ddot u bertragene \ Energie = Kraft \cdot Weg)} </math>
-Mit Maschinen kann man die wirkende Kraft verkleinern aber keine Energie sparen.
+Mit Maschinen kann man
+<br/>die wirkende Kraft verkleinern auf Kosten einer längeren Wegstrecke ("Untersetzung") oder
 :<math>\bar F = \frac{\Delta E}{\Delta s} \qquad \quad \mathrm{1\,N = \frac{1\, J}{1\, m}} \qquad \mathrm{(Kraft = Energie\ddot a nderung\ pro\ Weg)}</math>
 Die Kraft gibt an, wie stark sich die Energiemenge mit dem Ort verändert.
 |}