.. _Experimente Arbeit, Leistung und Energie:

Arbeit, Leistung und Energie
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.. _Experimente Mechanische Arbeit:

Mechanische Arbeit
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Die folgenden Experimente beziehen sich auf den Abschnitt :ref:`Mechanische
Arbeit <Mechanische Arbeit>`.

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.. _Einfache Beispiele mechanischer Arbeit:

.. rubric:: Einfache Beispiele mechanischer Arbeit

*Material:*

.. hlist::
    :columns: 2

    * Zwei Tragetaschen
    * Mehrere Bücher oder ähnliche Gewichte
    * Ein Tisch
    * Ein Stuhl

*Durchführung:*

- Hebe zunächst eine leichte, dann  eine schwere Tragetasche vom Boden auf den
  Tisch. In welchem Fall war die verrichtete Arbeit (spürbar) größer?
- Stelle einen Stuhl auf den Tisch. Hebe die leichte Tragetasche vom Boden auf
  den Tisch. Stelle sie zurück auf den Boden und hebe sie anschließend auf den
  Stuhl, der auf dem Tisch steht. In welchem Fall hast Du hierbei mehr
  (Hub-)Arbeit verrichtet?
- Nehme den Stuhl vom Tisch und schiebe ihn zunächst zwei, dann vier Meter weit
  über den Boden. Lasse dann einen Mitschüler auf den Stuhl sitzen und schiebe
  ihn erneut zunächst zwei, dann vier Meter weit. Wie wirkt sich in diesem Fall
  die Größe der Reibungskraft und die Länge des Weges auf die verrichtete
  Arbeit aus?

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.. _Experimente Mechanische Leistung:

Mechanische Leistung
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Die folgenden Experimente beziehen sich auf den Abschnitt :ref:`Mechanische
Leistung <Leistung>`.

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.. _Leistung im Treppenhaus:

.. rubric:: Leistung im Treppenhaus

*Material:*

.. hlist::
    :columns: 2

    * Eine Stoppuhr
    * Ein langes Maßband oder ein Meterstab
    * Klemmbrett, Stift und Schreibblock

.. image:: ../../pics/mechanik/arbeit-energie-leistung/leistung-im-treppenhaus.png
    :align: center
    :width: 70%

.. only:: html

    .. centered:: :download:`SVG: Leistungsmessung im Treppenhaus
                <../../pics/mechanik/arbeit-energie-leistung/leistung-im-treppenhaus.svg>`

.. :name: fig-leistung-im-treppenhaus
.. :alt:  fig-leistung-im-treppenhaus
.. Tabelle zur Leistungsmessung im Treppenhaus.


*Durchführung:*

- Drucke die obige Tabelle aus oder fertige eine entsprechende Tabelle selbst
  an.
- Gehe mit einigen Mitschülern oder Freunden in ein Treppenhaus. Wählt eine
  Treppe aus, die für ein gefahrloses Hochrennen gut geeignet ist.
- Messe mit Hilfe eines langen Maßbandes oder eines Meterstabes die Höhe
  :math:`h` der Treppe.
- Notiere dir die Gewichtskraft :math:`F_{\mathrm{G}} = m \cdot g` aller Läufer.
  (Gerundet: :math:`F_{\mathrm{G}} \approx \text{Masse in kg } \cdot \unit[10]{N}`)
- Stoppe jeweils die Zeit :math:`t`, die deine Mitschüler für das Hochrennen der
  Treppe benötigen und trage die Werte in die Messtabelle ein.
- Berechne zunächst die verrichtete Arbeit :math:`W = F_{\mathrm{G}} \cdot h` und
  anschließend die erbrachte Leistung :math:`P = \frac{W}{t}`. Wer hat beim
  Hochrennen welche Leistung erbracht?

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.. _Experimente Mechanische Energie:

Mechanische Energie
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Die folgenden Experimente beziehen sich auf den Abschnitt :ref:`Mechanische
Energie <Mechanische Energie>`.

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.. _Sprunghöhe eines Flummis:

.. rubric:: Sprunghöhe eines Flummis

*Material:*

.. hlist::
    :columns: 2

    * Ein Flummi
    * Ein Maßband oder Meterstab
    * Stativmaterial (ein Stativfuß, eine lange und kurze Stativstange, eine
      Quermuffe)

*Durchführung:*

- Lasse einen Flummi aus einer bestimmten Höhe (z.B. :math:`h = \unit[1,5]{m}`)
  auf eine Stahl- oder Holzplatte oder auf Sand fallen.
- Wie hoch springt der Ball zurück? Messe die Sprunghöhe und überlege, wie viel
  Prozent der Ausgangshöhe :math:`h` sie beträgt.
- Welche Energieumwandlungen sind aufgetreten? Was ist mit der "verlorenen"
  Energiemenge geschehen?

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.. _Fallstudie mit Steinen und Gewichten:

.. rubric:: "Fallstudie" mit Steinen und Gewichten

*Material:*

.. hlist::
    :columns: 2

    * Ein etwa faustgroßer Stein
    * Eine leere Blechdose
    * Mehrere unterschiedliche Gewichte
    * Fünf oder mehr gleichartige Nägel
    * Ein Hartschaum-Block

*Durchführung:*

- Hebe einen Stein hoch und lasse ihn auf die Blechdose fallen. Wann wird Arbeit
  verrichtet? Welche Energieumwandlungen finden statt?
- Drücke mit wenig Kraft die Nägel entlang einer Reihe und mit etwas Abstand
  zwischen den Nägeln in den Hartschaumblock hinein. Die Nägel sollten dabei
  gleich weit aus dem Hartschaum-Block heraus reichen und sich.
- Lasse unterschiedlich schwere Gewichte aus jeweils der gleichen Höhe auf die
  Nägel fallen. Wie wirkt sich die unterschiedliche Masse der Gewichte oder eine
  andere Fallhöhe auf die Eindringtiefe der Nägel aus?

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.. foo

.. only:: html

    :ref:`Zurück zum Skript <Arbeit, Leistung und Energie>`