Die Arbeit

Der Begriff der Arbeit ist uns zwar aus dem Alltag bekannt, muss aber in der Physik exakter definiert werden. So liegt in der Physik beispielsweise keinerlei Arbeit vor, wenn man einen Körper mit konstanter Geschwindigkeit reibungsfrei verschiebt oder wenn man ein Gewicht in einer bestimmten Höhe hält. Denn Arbeit wird immer dann verrichtet, wenn Kraft längs eines Weges wirkt. Daraus kann man ableiten, dass keine Arbeit verrichtet wird, wenn kein Weg zurückgelegt wird oder keine Kraft wirkt. Die Arbeit wird größer, je länger der Weg und je größer die Kraft ist. Die genaue Definition ist:

Unter der Arbeit W versteht man das Produkt der Wirkenden Kraft F und der Länge s der Wirkungsstrecke.

W = F * s

Dabei muss beachtet werden, dass die Kraft in die gleiche Richtung wirkt, wie die Strecke. Sollte dies nicht der Fall sein, muss man die Kraft in Teilkräfte zerlegen, von denen eine entlang der Strecke wirkt. Wenn die Kraft senkrecht zu Strecke wirkt, dann wird keine Arbeit verrichtet.

Wenn Arbeit verrichtet worden ist, dann liegt sie in gespeicherter Form vor, zum Beispiel wenn ein Körper sich anschließend in Bewegung befindet oder in einer größeren Höhe. Diese gespeicherte Arbeit wird als Energie bezeichnet. Während Arbeit aber ein rein mechanischer Begriff ist, spielt Energie in der gesamten Physik eine zentrale Rolle. Trotzdem lassen sich die Begriffe Arbeit und Energie in der Mechanik fast äquivalent verwenden.