Physik für Dummies

Steven Holzner, Anna Schleitzer, Michael Bär

• Verlag: Wiley-VCH
• Jahr: 2020
• ISBN drucken:
  9783527717361
• eBook-ISBN:
  9783527827176
• Auflage: 5
• Thema: Naturwissenschaften
• Thema: Physik

Physik

Von Ampere bis Zentripetalkraft – alles, was Sie über Physik wissen müssen

Lässt Thermodynamik Sie kalt? Stößt Magnetismus Sie ab? Oder springt der Funke der Elektrizität einfach nicht auf Sie über? Kein Problem, Physik für Dummies entführt auch die, die damit eigentlich nichts am Hut haben, in die faszinierende Welt der Physik. Steven Holzner stellt Ihnen physikalische Phänomene vor und erklärt die dahinterstehenden Naturgesetzte samt der notwendigen mathematischen Grundlagen. Egal ob Energie, Wärme oder Licht, alles wird mit ausführlichen Beispielen und anschaulichen Abbildungen erläutert.

Sie erfahren

• Wie Sie mit potenzieller Energie, Reibungskoeffizient und Widerstand richtig rechnen
• Was Newton, Coulomb und Hooke herausgefunden haben
• Was Sie über elektrischen Strom, Spannung und Magnetismus wissen sollten

Teil III

Energie und Arbeit

IN DIESEM TEIL…

Wenn Sie mit Ihrem Auto einen Berg hinauffahren und dort parken, besitzt das Auto Energie – potenzielle Energie. Wenn sich die Bremse löst und das Auto den Berg hinunterrollt, verwandelt sich diese potenzielle Energie in kinetische Energie. Jetzt erfahren Sie, was diese Energieformen eigentlich sind und wie sie sich aus der Arbeit ergeben, die Sie beim Bewegen oder Dehnen eines Gegenstands leisten. Mit etwas Nachdenken über Arbeit und Energie können Sie Aufgaben lösen, die weit über das hinausgehen, was Sie allein mit den newtonschen Gesetzen erreichen könnten.

Kapitel 8

Physik in Aktion

IN DIESEM KAPITEL

• Was Arbeit eigentlich ist
• Negative Arbeit
• Kinetische Energie in Aktion
• Das Potenzial von potenzieller Energie
• Auf konservativen und nicht-konservativen Wegen wandeln
• Die Leistung zählt

Über Arbeit wissen Sie eigentlich schon alles: Arbeit ist das, was Sie tun, wenn Sie Physikaufgaben lösen. Sie setzen sich mit einem Taschenrechner an Ihren Schreibtisch, schwitzen ein wenig, und das war es dann: Die Arbeit ist getan. Leider gilt das für die Arbeit in der Physik nicht. In der Physik bedeutet Arbeit, dass eine Kraft entlang einer Strecke wirkt – und die Arbeit ist dann das Produkt aus Kraft und Weg. Das mag allerdings nicht gerade das sein, was sich Ihr Chef unter Arbeit vorstellt … Außer »richtiger« Arbeit werden Sie in diesem Kapitel die Begriffe kinetische und potenzielle Energie kennenlernen, etwas über konservative und nicht-konservative Kräfte erfahren und einen genaueren Blick auf die Konzepte der mechanischen Energie und Leistung werfen. Also los, an die Arbeit!

Es ist nicht so, wie Sie denken …

Arbeit ist das Produkt aus einer Kraft, die über eine bestimmte Wegstrecke wirkt, multipliziert mit eben dieser Wegstrecke. Physikalisch ausgedrückt verrichten Sie die Arbeit F·s·cos θ, wenn Sie eine Kraft F über eine Strecke s ausüben und θ der Winkel zwischen F und s ist. In der Sprache des Normalbürgers heißt das: Wenn Sie ein 1.000 Kilogramm schweres Auto eine bestimmte Strecke weit schieben, ist die verrichtete Arbeit gleich der Kraft, die Sie in Richtung der Bewegung ausgeübt haben, multipliziert mit der zurückgelegten Strecke.

Um das Ganze richtig verstehen zu können, müssen Sie sich zuerst mit den Einheiten vertraut machen, in denen Arbeit gemessen wird. Erst wenn Sie das geschafft haben, können Sie sich mit praktischen Beispielen wie dem Schieben oder Ziehen von Lasten befassen.

Arbeit messen

Arbeit ist kein Vektor, sondern ein Skalar; das heißt, sie besitzt keine Richtung, sondern nur einen Betrag (mehr zu Vektoren und Skalaren in Kapitel 4). Da Arbeit Kraft mal Weg ist (F·s·cos θ), hat sie im Meter-Kilogramm-Sekunde-System (kurz MKS-System; siehe Kapitel 2) die Einheit Newtonmeter. Newtonmeter klingt umständlich, daher hat die Einheit einen eigenen Namen bekommen: Joule. Die Umrechnung ist einfach: 1 Newton mal 1 Meter entspricht 1 Joule (oder 1 J).

Gewichte stemmen

Einen schweren Gegenstand – zum Beispiel eine Hantel – hoch in die Luft zu halten, scheint harte Arbeit zu sein. Physikalisch betrachtet stimmt das leider nicht. Obwohl das Halten von Gewichten biologisch durchaus mit Arbeit verbunden sein mag, ist es im physikalischen Sinn keine Arbeit. Zwar passiert in Ihrem Körper eine Menge, während Sie die Hantel halten, und anstrengend mag das alles auch sein, aber solange Sie sich und die Gewichte nicht bewegen, leisten Sie – physikalisch gesehen – keine Arbeit.

Bewegung ist eine Voraussetzung für Arbeit. Stellen Sie sich vor, Sie müssten einen großen Goldbarren n...

Inhaltsverzeichnis

• Cover
• Über den Autor
• Inhaltsverzeichnis
• Einführung
• Teil I: Die Grundlagen
• Teil II: Mögen die Kräfte der Physik mit Ihnen sein
• Teil III: Energie und Arbeit
• Teil IV: Alles über Wärme
• Teil V: Elektrischer Strom und Magnete
• Teil VI: Der Top-Ten-Teil
• Stichwortverzeichnis
• End User License Agreement