Arbeit und Leistung — Sport, 14–17 Jahre

Arbeit misst die durch eine Kraft übertragene Energie; Leistung misst, wie schnell diese Übertragung geschieht.

Energie durch eine Kraft übertragen

In der Physik wird Arbeit verrichtet, wenn eine Kraft einen Körper in ihrer Richtung bewegt. Größere Kraft oder längerer Weg bedeutet mehr übertragene Energie. Leistung ist nicht die Arbeitsmenge, sondern ihre Geschwindigkeit.

Warum Arbeit und Leistung trennen?

Zwei Maschinen können gleich viel Energie übertragen, aber unterschiedlich lange brauchen. Nur nach der Arbeit zu fragen, verschweigt diesen Unterschied, der bei Motoren, Aufzügen oder Sportlern wichtig ist. Arbeit fragt „wie viel?“, Leistung „wie schnell?“

Eine Kiste heben

Eine Person hebt eine 20-kg-Kiste um 1,5 m an. Mit g = 10 N/kg beträgt ihr Gewicht 20 × 10 = 200 N. Arbeit = Kraft × Weg = 200 × 1,5 = 300 J. Dauert das 5 s, ist die Leistung 300 ÷ 5 = 60 W.

Die Müdigkeitsfalle

Eine schwere Tasche festzuhalten ermüdet, daher scheint physikalische Arbeit nahezuliegen. Bewegt sich die Tasche aber nicht, überträgt die Haltekraft keine Energie über einen Weg: Die mechanische Arbeit an der Tasche ist null. Die Muskeln verbrauchen trotzdem chemische Energie.

Geräte und Aufzüge

Die Leistungsangabe eines Wasserkochers sagt, wie schnell er elektrische Energie auf das Wasser überträgt, nicht wie viel Wasser insgesamt erhitzt wird. Ein Aufzugsmotor braucht genug Leistung für schnelles Heben; die Arbeit hängt von Gewicht und Höhe ab.

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