Die Goldene Regel der Mechanik
Die Goldene Regel der Mechanik besagt, dass alles, was an Kraft gespart werden kann, durch Weg ausgeglichen werden muss.
Beispiel
Sie lässt sich auch auf unser Experiment übertragen.
- Bei der festen Rolle handelte es sich um eine einfache Umlenkrolle: Die Strecke und das Gewicht blieben unverändert.
- Bei der losen Rollen musste man nur mit der halben Kraft ziehen. Dafür war es allerdings nötig, die doppelte Entfernung zurückzulegen.
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Goldene Regel der Mechanik
„Was an Kraft gespart wird, muss an Weg zusätzlich zurückgelegt werden.“
Daher gilt:
$F\cdot s=\text{konstant}$
$\text{Kraft}\cdot \text{Weg}=\text{konstant}$
Diese konstante Größe bezeichnen wir als Arbeit $W$ (engl. work):
$W=F\cdot s$
$\text{Arbeit}$ $=\text{Kraft}\cdot \text{Weg}$
Die Einheit ist „Newtonmeter“ $Nm$.
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Tipp
Um es euch besser vorzustellen, hilft ein einfaches Gedankenexperiment.
Ihr wollt 20kg von einem Ort zum anderen bringen. Ihr könnt entweder einmal gehen und 20kg tragen oder zweimal mit jeweils nur 10kg.
Damit ist dann die notwendige Kraft geringer, aber die Strecke doppelt so groß.