Arbeit (Physik)
physikalische Größe resultierend aus dem Einwirken einer Kraft auf einen Körper entlang eines Weges
Physikalisch ist Arbeit das Produkt von Kraft und Weg und wird nach SI in Joule gemessen. Wenn eine Kraft einen Körper um eine bestimmte Distanz verschiebt, verrichtet sie Arbeit am Körper, die als Energie in diesem gespeichert oder weitergegeben wird. Mit F für den Kraftvektor, s für den Distanzvektor und W für die Arbeit ist damit
- W = F·s
- Dies ist ein Skalarprodukt. Das heißt, dass
- W = |F| * |s| * cos α
- mit α als Winkel zwischen Kraftrichtung und Distanzvektor gilt. Hier ist |F| der Betrag von F, und |s| der Betrag von s. Die Arbeit W ist also ein Skalar.
- Als Beispiel heißt das, dass es physikalisch keine Arbeit bedeutet, einen Koffer einen (horizontalen) Weg entlangzuschleppen, was klar wird, wenn man sich (gute) Rollen unter dem Koffer vorstellt.
- Ein weiteres Beispiel ist das Spannen einer Feder. Beim Spannen braucht man Kraft und dehnt die Feder über einen bestimmten Weg. Die Feder hat damit potentielle Energie und ist fähig, dieselbe Kraft rückwärts über dieselbe Distanz wieder auszuüben, damit Arbeit zu leisten und die Energie wieder loszuwerden.
- Falls die Kraft nicht konstant ist, siehe klassische Mechanik.