Die Grundlagen der Physik: Kraft, Arbeit und Energie
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In der Physik ist Kraft die Menge der Arbeit, die pro Zeiteinheit verrichtet wird.
Die mechanische Kraft ist die Kraft, durch die die Wirkung der natürlichen Kräfte übertragen wird, oder die auf entsprechende mechanische Elemente wie Hebel, Getriebe usw. angewendet wird.
Einheiten wie Watt (W), Pferdestärke (HP), Kilogrammeter pro Sekunde (kgm/s), Erg pro Sekunde (erg/s) und Pferdestärke (PS) sind wichtig.
Freier Fall bezeichnet die Bewegung eines Körpers unter der ausschließlichen Wirkung eines Gravitationsfeldes. Aus der Sicht der klassischen Physik ist ein Bezugssystem im freien Fall ein System, das durch die Schwerkraft beeinflusst wird und daher nicht inertial ist.
Freier Fall wird analysiert, indem der Luftwiderstand vernachlässigt wird, was bedeutet, dass die Bewegung des Körpers in einem luftleeren Raum betrachtet wird. Wenn der Körper aus der Ruhe beginnt, ist die Bewegung des freien Falls eine gleichmäßig beschleunigte geradlinige Bewegung. Die Erdbeschleunigung ist unabhängig von der Körpermasse, d.h. wenn wir eine Kugel und eine Feder fallen lassen, erwerben beide die gleiche Beschleunigung aufgrund der Schwerkraft.
Für den vertikalen Start fanden wir, dass die Anfangsgeschwindigkeit (Vo) positiv ist und dies so bleibt, auch wenn ihr Betrag null ist. Dieses Verhalten tritt am höchsten Punkt der Flugbahn auf, wo v = 0 ist und die Geschwindigkeit von positiven zu negativen Werten wechselt. An diesem Punkt, der maximalen Höhe, steht der Körper für einen Augenblick still, bevor er zu fallen beginnt. Während der Bewegung wird die Beschleunigung der Teilchen durch die Schwerkraft beeinflusst, die stets gleich bleibt und per Konvention negativ ist.
Die Arbeit, die durch eine Kraft verrichtet wird, ist das Produkt der Kraft und der zurückgelegten Strecke, multipliziert mit dem Cosinus des Winkels zwischen Kraft und Bewegung. Die Arbeit ist eine skalare physikalische Größe, die durch den Buchstaben W repräsentiert wird und in Energieeinheiten ausgedrückt wird, die im Internationalen Einheitensystem in Joule (J) angegeben sind.
Energie wird in der Physik als die Fähigkeit definiert, Arbeit zu verrichten. In den Bereichen Technik und Wirtschaft bezieht sich Energie auf natürliche Ressourcen und die Technologien, die zur Nutzung dieser Ressourcen erforderlich sind, um wirtschaftliche Aktivitäten zu unterstützen.