Arbeit

Schülerqwertz · Anmeldungsdatum: 17.06.2019 Beiträge: 2

Meine Frage:
Hallo,
Ich muss ein Referat über dass Thema ob man Arbeit sparen kann halten. Dass man Arbeit nicht sparen kann will ich mit mit dem Hebel, bzw. einer Wippe belegen. Zur Arbeit am Hebel findet man aber verschiedene Aussagen im Internet.
Deshalb Meine Frage wird Arbeit an einer Wippe überhaupt verrichtet da ja Kraft und Strecke bzw. Höhe nicht parallel sind? Und wie kann man dies rechnerisch belegen?

Meine Ideen:
Mein Ansatz wäre gewesen dass Drehmoment zu berechnen und dass mal den Winkel.
Oder die benötigte Kraft einfach mal der Höhe.
Beide Ansätze gibt es zu finden aber man kann über beide auch finden dass man das so nicht anwenden darf.
Danke für mögliche Antworten

Myon · Anmeldungsdatum: 04.12.2013 Beiträge: 5914

Willkommen in diesem Forum

Die Arbeit durch ein Drehmoment wäre

Bei einer Wippe, bei der auf einer Seite eine Last ist, ist das Drehmoment beim Drehen der Wippe nicht konstant. Die verrichtete Arbeit entspräche einfach der Zunahme der potentiellen Energie der Last (und allenfalls der Wippe). Rechnet man mit Kräften, kommt es darauf an, ob die Kraft auf die Wippe immer senkrecht zur Wippe gerichtet ist (und sich damit mit der Wippe dreht) oder ob die Kraft immer in vertikaler Richtung zeigt. Im ersten Fall hängt die Kraft von der Neigung der Wippe ab, im zweiten Fall nicht.
Aber das hängt alles etwas in der Luft. Bitte sonst genauer beschreiben, was genau gezeigt werden soll und wie die Anordnung ist, vielleicht mit Skizze.

PhyMaLehrer · Anmeldungsdatum: 17.10.2010 Beiträge: 1085 Wohnort: Leipzig

Ich würde bei der Wippe schon davon ausgehen, daß die Kraft immer senkrecht nach unten wirkt.
Der Angriffspunkt der Kraft bewegt sich zwar auf einem Kreisbogen, aber den Unterschied zu einem Weg in Kraftrichtung (bzw. umgekehrt Augenzwinkern

) darf man sicher vernachlässigen.

Schülerqwertz · Anmeldungsdatum: 17.06.2019 Beiträge: 2

Des ist die Aufgabenstellung mit der ich belegen will dass man Arbeit nicht sparen kann.
Jasmin ist mit ihrer kleinen Schwester Andrea(m=20kg)am Spielplatz.Andrea sitzt im Abstand (a1=1,4m) vom Drehpunkt der Schaukel entfernt.Jasmin drückt aus der anderen Seite (a2 = 2,1m)mit der Kraft F2 senkrecht nach unten, um Andrea anzuheben.
Die Wippe ist im Gleichgewicht und Andrea soll von 45cm Höhe auf 75cm hochgehoben werden
1. Schritt:
Arbeit berechnen wie es ohne Wippe wäre.
W=0,3m*9,81N/kg*20kg=58,86J

2. Schritt F2 ausrechnen bei Wippe
F1=mg=20kg*9,81N/kg=196,2N
M=F*S
=>F1*a1=1,4m*196,2N=274.68Nm
M=F2*a2
=>F2=M/a2=130,8N

3. Schritt
Winkel berechnen Zwischen t1= h45cm und t2=h 75 cm
Sin:Delta h 30cm/140cm=12.374Grad (Ich weiß formal falsch)

4.Schritt
Benötigte Höhe h2 andere Seite ausrechnen
Winkel*a2=h2
Sin12.374*210cm= 45cm
0,45m*130,8N=58,86Nm

=> Arbeit bleibt gleich Kraft reduziert sich um 1/3 und weg verlängert sich um 1/3

Möglichkeit 2

Radiant von 12,374
360/12,374=29,09
2/29,09=0,068
0,068*Pi=0,214
Radiant ist 0,214

274,68Nm*0,214=58,78Nm

=> Selbes Resultat

Sind beide Verfahren korrekt oder gibt es eine bessere Möglichkeit um zu beweisen dass man Arbeit nicht sparen kann?