Arbeit-Rechner

Arbeit ist die Energie, die auf ein Objekt übertragen wird, wenn eine Kraft es über eine Strecke bewegt. Sie ist gleich der Kraft mal der Strecke mal dem Kosinus des Winkels zwischen beiden. Bei einer Kraft von 100 N, die ein Objekt 5 m genau entlang der Bewegung schiebt, beträgt die Arbeit 500 J.

Arbeit wird in Joule (J) gemessen — ein Joule ist die Arbeit, die eine Kraft von einem Newton verrichtet, wenn sie ein Objekt einen Meter in Richtung der Kraft bewegt. Weil Arbeit übertragene Energie ist, teilt sie sich das Joule mit jeder anderen Energieform und ist direkt mit kinetischer, potentieller oder Wärmeenergie vergleichbar.

Nur der Teil der Kraft, der entlang der Bewegung zeigt, verrichtet Arbeit, und der Kosinus greift genau diese Komponente heraus. Bei 0° ist die Kraft vollständig auf die Bewegung ausgerichtet, also ist cos(0) gleich 1 und alles zählt. Bei 90° wirkt die Kraft seitlich und verrichtet gar keine Arbeit — deshalb verrichtet das waagerechte Tragen einer Tasche null Arbeit.

Ja — wenn die Kraft der Bewegung entgegenwirkt, also bei jedem Winkel über 90°, ist der Kosinus negativ und damit auch die Arbeit. Eine Kraft von 10 N direkt gegen eine Bewegung von 10 m verrichtet bei 180° genau −100 J. Negative Arbeit bedeutet, dass der Bewegung Energie entzogen wird, wie bei Reibung oder Bremsen.

Überall, wo eine Kraft etwas bewegt: beim Heben einer Last gegen die Schwerkraft, beim Schieben eines Wagens, beim Auslegen von Maschinen und Motoren sowie bei der Analyse von Training und Sport. Ingenieure dimensionieren damit Aktoren und prüfen Energiebudgets — verrichtete Arbeit ist gleich der übertragenen Energie.