*Arbeit und Energie*
Antonio: Ich kenne da im Prater noch ein schönes Beispiel, das Dir den Kraftbegriff vielleicht etwas deutlicher zeigt. Es ist dies der Watschenmann. Da musst Du mit einem Hammer auf ein Männchen schlagen, und je nachdem, wie groß Deine Kraft war, bewegt sich dann ein schweres Eisenstück entlang einer Meßlatte in die Höhe.
Mario: Das heißt also, wenn ich stärker zuschlage, geht der Eisenklotz höher hinauf. Ich habe also eine größere Kraft angewendet.
Antonio: Genau. Und mit Deiner Kraft hast Du das Eisenstück beschleunigt. Du hast also in gewissem Sinne Deine Kraft auf das Eisenstück übertragen. Physikalisch exakt muss man sagen, Du hast an dem Watschenmann eine Arbeit geleistet. Weißt Du eigentlich, welche Bedeutung der Begriff Arbeit hat?
Mario: Ich arbeite, wenn ich einen Koffer trage oder wenn ich meine Hausaufgaben mache. Wenn ich nachdenke, arbeitet mein Kopf, wenn ich Steine trage, arbeitet mein Körper. Es gibt doch viele Möglichkeiten, Arbeit zu leisten.
Antonio: Ja schon, aber in der Physik braucht man eindeutige Formulierungen und nachvollziehbare Beispiele. Wenn Du nachdenkst, wie kann ich das messen? Wenn Du etwas in der Hand haltest, so strengst Du Deine Muskeln zwar an, aber das ist auch nicht messbar.
Mario: Aber was bleibt dann noch übrig?
Antonio: Physikalisch gesehen leistest Du nur dann Arbeit, wenn Du einen Körper entlang eines Weges bewegst und dabei eine Kraft aufwendest, wenn also eine Kraft entlang eines Weges wirkt. Wie hier beim Watschenmann. Du bewegst den Hammer senkrecht auf den Kopf des Männchens zu, über zirka einen halben Meter weit. Die Arbeit ist umso größer, je größer Deine Kraft ist und je weiter der zurückgelegte Weg ist.
Mario: Wenn ich jetzt also Arbeit an dem Watschenmann verrichte, was passiert nun mit dieser Arbeit? Der Eisenklotz bewegt sich in die Höhe. Ist jetzt die Arbeit oder die Kraft auf ihn übergegangen?
Antonio: Du hast durch Deine Kraft den Kopf des Männchens nach unten gedrückt, somit Arbeit an dem Männchen verrichtet, da eine Kraft entlang eines Weges gewirkt hat. Diese Arbeit ist nun im Männchen gespeichert. Es ist in der Lage, durch Rückgängigmachung dieses Zustandes selbst Arbeit zu verrichten.
Mario: Das heißt also, dass die Arbeit, die ich an dem Männchen verrichtet habe, jetzt in ihm steckt, und er diese Arbeit für sich nützen kann.
Antonio: Richtig. Das Männchen hat durch Dich eine gewisse Arbeitsfähigkeit erhalten. Diese gespeicherte Arbeit nennt man auch Energie.
Mario: Energie ist also die Fähigkeit, Arbeit zu leisten. Ich kenne den Begriff Energie eher im Zusammenhang mit Strom. Ist es das gleiche?
Antonio: In gewisser Hinsicht schon. Beim Strom handelt es sich um elektrische Energie, die in der Lage ist, mein Bügeleisen zu wärmen, beim Watschenmann haben wir es mit mechanischer Energie zu tun. Der Watschenmann zeigt übrigens auch sehr gut die verschiedenen Arten mechanischer Energie. Überlege einmal, wie der gesamte Vorgang detailliert abläuft.
Mario: Zuerst einmal schlage ich mit meinen Hammer auf den Kopf des Männchens ein. Das Männchen bewegt sich nach unten und hebt das Eisenstück dadurch in die Höhe.
Antonio: Genau. Zuerst einmal muss die Energie aus der Bewegung Deines Hammers und der Bewegung des Männchens kommen. Man spricht auch von einer Bewegungsenergie oder kinetischen Energie. Dadurch wird das Eisenstück in die Höhe gehoben. Es erreicht eine bestimmte Höhe, und könnte dadurch beim Herunterfallen wieder Arbeit verrichten. Man spricht in diesem Fall von einer Lageenergie oder potentiellen Energie.
Mario: Woher weiß ich, dass das Eisenstück nun Arbeit verrichten kann?
Antonio: Halte einmal Deinen Fuß unter das Eisenstück. Du wirst feststellen, dass es mit einer sehr großen Kraft wieder am Boden aufschlägt. Diese Kraft kann nur von der in ihm gespeicherten Arbeit kommen. Das Beispiel zeigt auch recht deutlich ein weiteres Prinzip der Physik: die Erhaltung der Energie.
Mario: Das heißt also, die gesamte Arbeit, die ich zuvor aufgewendet habe, kommt jetzt am Ende wieder heraus. Die Energie geht also nicht verloren, sie wird nur von der einen Art in eine andere Art umgewandelt.
Antonio: Richtig. Komm, ich zeig Dir dazu noch ein anderes Beispiel!

?	Erklären Sie den Unterschied zwischen dem Begriff Arbeit im täglichen Sprachgebrauch und einer physikalischer Arbeit.
?	Erklären Sie anhand eines Beispiels den Begriff der kinetischen Energie.
?	Erklären Sie anhand eines Beispiels den Begriff potentielle Energie.

?	Ein kleiner Test zum Thema Arbeit und Energie
Z	Die Begriffe Arbeit und Energie.

Z	Hubarbeit und potentielle Energie
Z	Beschleunigungsarbeit und kinetische Energie
Z	Energieerhaltung

>>