Bremsarbeit

fuss · Anmeldungsdatum: 25.05.2010 Beiträge: 519

Hi,
ist die Bremsarbeit entgegen der Gravitationskraft eine "vollwertige" Arbeit?

Ich sehe in Leistungsberechnungen z.B. eines Menschen bei Kniebeugen immer nur den Ansatz mit der Hubarbeit, dabei muss man die Bremskraft- im Gegensatz zum statischen Halten, was keine Arbeit ist - über einen längeren Weg aufrecht erhalten, um den Körper auf v=0m/s abzubremsen. Und W=F*s.
Außerdem müssen die Muskeln am Körper Arbeit verrichten, damit der (vollständige) Verlust an kinetischer Energie ausgeglichen wird.

Die Abnahme der Epot ginge in einer gleich großen Zunahme der Ekin einher...will man diese Zunahme von Ekin verhindern, muss man eine Arbeit verrichten, die dem Betrag der Zunahme von Ekin, und damit dem Betrag der Abnahme von Epot entspricht.
Dabei ist es egal, wo man abbremst, bzw. wie groß die Teilstrecke z.B. der Kniebeuge ist, die man frei fällt, bevor man beginnt zu bremsen, weil man damit noch den Betrag der Anfangskinetischen Energie aus dem freien Fall aufbringen muss, der so groß ist, wie die bisherige Abnahme der Epot.

Warum kann man diese Bremsarbeit trotzdem ignorieren?
Sie müsste gleichgroß wie die Hubarbeit sein, was mir zwar ein bisschen unheimlich ist, aber auf was anderes komme ich nicht.

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Physikalisch gesehen stehen hier wohl verschiedene Modelle gegenüber, mechanischer Massepunkt und ein (mehr oder weniger komplexes, meinetwegen elastisch / hydrodynamisch / thermisches) System und wie immer versucht man, das minimalste, der Problemstellung gerade noch gerecht werdende Modell zu finden. Nur von daher lassen sich meines Erachtens solche Fragen beantworten.

Berechne zum Beispiel spaßenshalber die Hubarbeit unseres neuen Bergsteigers bei angenommenen 70 kg den Himalaya hoch und die "nötigen Kalorien". smile

fuss · Anmeldungsdatum: 25.05.2010 Beiträge: 519

also würdest du sagen, ob man die Bremsarbeit mit einbezieht oder nicht, hängt vom Zweck der Aufgabenstellung o.ä. ab?

Mich wundert nur, dass immer stillschweigend davon ausgegangen wird, dass man bei Bewegungen mit periodischer Richtungsumkehr wie bei den Kniebeugen einfach nur die verrichtete Hubarbeit für die Leistung betrachtet.

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

Ich weiß nicht, was man "immer" macht.
Am besten, Du formulierst Dein Problem mal als konkrete physikalische Frage.
Bei höheren biologischen Systemen dürfte es, ganz nebenbei, auch wichtig sein, eine bestimmte Betriebstemperatur aufrechtzuerhalten, so daß allein schon die Heizung viel Energie verlangt.

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3251

Beim Bremsen muß man keine arbeit verrichten , sondern man nimmt sie auf, es wird Arbeit an einem selbst verrichtet.

Die Bremsarbeit gehört zu den abgeführten Arbeiten.

Man entzieht einem System dabei zuvor verrichtete Arbeit und nimmt sie auf. (Kraft actio=reactio)

Man könnte zum Beispiel die entzogene Arbeit in einer Feder speichern wenn man das ganze mit einer Feder bremst.

Wenn man die Kraft in Wegrichtung hat verrichtet man an einem System Arbeit.

Wenn man die Kraft gegen die Wegrichtung hat entzieht man einem System Arbeit.

Wenn du Frei beweglich wärsd, würdest du diese Arbeit aufnehmen und selbst kinetische Energie erhalten und Verformung.

Ein großer Teil wird wahrscheinlich in deine Erwärmung gehen.

Die Hubarbeit hingegen ist keine Arbeit die man aufnimmt sondern die man leisten muß.

Beim Bremsen wird Arbeit an dir Verrichtet, was dir eine Erhöhung der Energie bringt auf kosten der abgeführten Bremsarbeit.

Beim Heben mußt du etwas von deiner Energie wieder ins System zurückbringen, hier mußt du also Arbeit aufbringen und nicht aufnehmen.

Das ist der Unterschied.

Du schreibst du mußt Arbeit verrichten das du die Kinetische Energie aus den Knien bekommst, die bekommst du aber nicht aus den Knien und deinen Körper die bleibt dort und geht in deine Wärmeenergie, Beim Bremsen nimmst du diese Energie auf, und lässt schließlich alles in deine Wärme fließen. Mit dieser aufgenommenen Wärme könntest du wieder an einem System arbeit verrichten.

Du könntest damit zum Beispiel deine Freundin aufheizen wenn ihr kalt ist Augenzwinkern

fuss · Anmeldungsdatum: 25.05.2010 Beiträge: 519

Stimmt, Bremsvorgänge entstehen ja durch eine Kraft entgegen der Bewegung, die in den meisten Fällen durch Reibung (z.B. Bremsscheiben) oder Verformung als Reactio erzielt wird und die Reibung dann Wärme entwickelt.

Beim Menschen ist es wahrscheinlich vereinfacht dargestellt so, dass der Muskel wie deine angesprochene Feder einen Dehnwiderstand darstellt, der durch das Gespannthalten des Muskels aufrecht erhalten wird.

Und "erzwungene" Bremsvorgänge entstehen durch Aufbau von Gegenkraft und damit Bremsbeschleunigung.

Betrachtet man diese Gegenkraft dann nicht als Kraft pro Weg, weil im Endeffekt ist es ja wieder nur statische Kraft, z.B. das Halten der Federspannung durch einen statischen Zug bzw. bei einer echten Feder einfach das "Festhalten" der Feder?

Diesen Satz verstehe ich so:

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3251

Vielleicht hilft dir diese Skizze

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3251

Eine Person bremst einen nach unten fallenden Klotz.

und wirkt mit einer Kraft nach oben.
Als reactio wirkt natürlich diese Kraft auf die Person genau entgegengesetzt.
Ich würde halt sagen die Gewichtskraft samt der Trägheitskraft aufgrund bremsender Beschleunigung wird durchgereicht, dadurch entsteht das reactio.

Aber actio reactio solltest du ja schon verstehen glaub ich.

Es ist natürlich dasselbe spiel wie beim Impuls.
Actio und reactio der Kräfte erklärt, das wenn man einem etwas wegnimmt muß ein ander etwas erhalten, das ganze muß irgendwo hingehen.

System 1: mit v bewegter Klotz

System 2: Hand der bremsenden Person

Aus System 1 betrachtet entzieht System 2 dem System 1 Arbeit.

Wir haben eine Kraft entgegen der Wegrichtung.

System 2 führt also arbeit ab.

wo geht diese Arbeit hin, natürlich an System 2:

Denn aus System 2 betrachtet.

wirkt die reactio Kraft in Wegrichtung. verrichtet natürlich Arbeit an System 2.

Sprich System 1 verrichtet Arbeit an System 2.

Führe ich also irgendwo Arbeit ab, dann nehme ich sie natürlich auf, umgekehrt bedeutet es natürlich gleichzeitig, das an mir Arbeit verrichtet wird und dadurch denjenigen der diese Arbeit verrichtet Arbeit abgeführt wird.

das gleiche kannsd du natürlich mit energie reinstecken deuten.

Das gleiche System hast du natürlich beim Impuls. Die zeit bedarf keines vektors, sie geht für beide Systeme in die gleiche Richtung stehts vorwärts, also hättest du für beide Systeme den gleichen Zeitvektor, soltlen wir mal einen einführen oder benötigen, die Kraftrichtung ändert sich, das erklärt die Impulserhaltung.

Der Wegvektor ist aber ebenfalls für beide System gleich.
Das Vorzeichen der Arbeit verändert also hier ebenfalls die Kraftrichtungsänderung wie bei der Zeit und erklärt die Energieerhaltung.

Irgendwo geht etwas hinaus und geht aber gleich ins nächste hinein.

VeryApe · Anmeldungsdatum: 10.02.2008 Beiträge: 3251

fuss · Anmeldungsdatum: 25.05.2010 Beiträge: 519

vielen Dank, jetzt sind alle Unklarheiten beseitigt Augenzwinkern