17.2 Leistung
Als Leistung P (vom Wort Power) definiert man Arbeit oder Energiezufuhr pro Zeiteinheit:
P = W/t (Achtung: W steht für AQrbeit)
Die Einheit ergibt sich somit zu J/sec oder Nm/sec oder Wsec/sec= W (W steht hier für Watt)
Eine Leistung ist dann besonders hoch, wenn viel Arbeit in kurzer Zeit verrichtet wird.
Beispiele:
Wenn man 1 kg in 1 sec um 1 m hochhebt (Milchtüte stemmen...), so hat man eine Leistung von 9,81 W (Watt!) vollbracht.
Beim Spazierengehen leisten wir etwa 20 W, die Dauerleistung eines Menschen liegt bei 100 W, bei einem Pferd bei 400 W.
Leistungssportler können kurzzeitig auf 1500 W kommen. Ein ICE benötigt etwa 6 MW (MegaWatt, MillionenWatt)
Wenig bekannt, aber sehr hilfreich ist die folgende Formel:
P = F * v
Wenn eine Kraft F einen Gegenstand mit der Geschwindigkeit v bewegt oder sich dieser Gegenstand gegen eine solche einwirkende Kraft mit v fortbewegt, dann liegt die Leistung P = F*v vor.
Formale Herleitung: P = W/t = F*s/t = F * v
Damit kann man sehr schön die Leistung beim Treppensteigen messen:
Aus der Masse eines Menschen errechnet man leicht seine Gewichtskraft (70 kg sind etwa 700 N), die Geschwindigkeit bestimmt man mit einer Stoppuhr und die Weglänge kann man vorher abmessen.
Wenn man die Steighöhe der Treppe bestimmt, kann man über die Laufzeit auch direkt die Leistung über die Hubarbeit bestimmen und die Ergebnisse beider Verfahren vergleichen.
Das habe ich immer meine Leistungskurse machen lassen.
Vo vielen Jahren hatte ich eine ältere Kollegin, die immer sehr gemächlich die Treppen hochging. Heimlich haben meine Schüler ihre Leistung gemessen (das geht ja ganz gut...) und ihr dann später mitgeteilt, es seien gerade mal 15 Watt gewesen.
Sie hat sich dann bei der Schulleitung über den Eingriff in ihre Privatsphäre beschwert....
Also: Macht mal solche Messungen...
Intermezzo
Damit sind wir mit den Inhalten der klassischen Mechanik durch.
Es beginnt jetzt ein Kapitel über Drehbewegungen, das besonders für zukünftige Leistungskurse wichtig ist.
Wir beginnen damit, dass wir den Umlauf des Mondes um die Erde untersuchen.
Dabei erkennen wir, ähnlich wie Newton, das Gravitationsgesetz.
Wir übertragen das auf die Planetenbewegung und lernen die Keplerschen Gesetze der Planetenbewegung kennen, mit denen man heute die Massen von Exoplaneten bestimmt..
Dann untersuchen wir systematisch die Drehungen von Körpern, lernen Begriffe wie Drehmoment, Trägheitsmoment etc. kennen.
Und wir entdecken: Alle Formeln, die wir bisher hatten, gibt es auch so bei den Drehbewegungen: Die Kraft wird zum Drehmoment, der Impuls zum Drehimpuls, die Geschwindigkeit zur Winkelgeschwindigkeit usw.
Zuerst werde ich aber noch einige Extraseiten online stellen und ein kurzes Kapitel über Wärmelehre, insbesondere deren mechanische Bezüge, einfügen.
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