Kräfte und Arbeiten berechnen und umrechnen

Kraft ist gleich Masse mal Beschleunigung, die auf den Körper einwirkt.

Für die Erdbeschleunigung wird der Buchstabe g verwendet.
Die Erdbeschleunigung beträgt 9,81m/s².
Die Maßeinheit für die Kraft ist 1 Newton (1N).

1N = 1mkg/s²

Arbeit ist gleich Kraft mal Weg, auf den die Kraft wirkt.

Die Arbeit wird gemessen in Joule. Die Maßeinheiten für die Arbeit sind 1 Joule (1J) oder 1 Newtonmeter (1Nm).

1 Nm = 1 m² kg/s² = 1 J

• Welche Kraft wirkt auf euch ein, wenn ihr im Schwimmbad von einem Sprungbrett ins Wasser springt? Nehmen wir an, ihr wiegt 40 kg. (Seht euch die nebenstehende Beispielrechnung an.)
• Welche Kraft wirkt auf einen Dachziegel? Informiert euch, wie schwer ein Dachziegel ist und rechnet die Kraft aus.
• Welche Kraft wirkt auf ein Hausdach? Schätzt das Gewicht des Daches ab und rechnet die Kraft aus.
• Welche Kraft wirkt auf ein vollbesetztes Flugzeug? Schätzt die wirkende Kraft ab.
• Welche Kraft wirkt auf einen Satelliten? Schätzt die wirkende Kraft ab.
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Beispielrechnung

W = 40 kg · 9,81m/s² · 5 m
= 1962 kg·m·m/s²
= 1962 m²·kg/s²
= 1962 Nm = 1962 J
(Für m·kg gilt das Vertauschungsgesetz)

• Welche Arbeit verrichtet euer Körper von 40kg bei einem Sprung vom 5 Meter-Brett, wenn er auf die Wasseroberfläche auftrifft? (Seht euch die nebenstehende Beispielrechnung an.)
• Welche Arbeit wird von euch verrichtet, wenn ihr einen Kasten Sprudel von 12 kg zwei Stockwerke hochtragt? Rechnet die Arbeit aus.
• Welche Arbeit verrichtet ein Flugzeug, das auf eine Höhe von 10 000 m aufsteigt?
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