Arbeit & Leistung

Du schleppst eine Wasserkiste in den dritten Stock. Oben angekommen bist du außer Atem, dein Nachbar mit derselben Kiste aber nicht, weil er sich Zeit gelassen hat. Habt ihr trotzdem das Gleiche geleistet? Die Physik hat darauf eine überraschend klare Antwort, und sie steckt in zwei Wörtern: Arbeit und Leistung.

Arbeit = Kraft mal Weg

In der Physik verrichtest du Arbeit, wenn du mit einer Kraft etwas über eine Strecke bewegst: W = F · s. So einfach gilt die Formel, solange die Kraft in Bewegungsrichtung zieht oder drückt. Die Einheit ist das Joule, kurz J, und 1 J ist 1 N mal 1 m. Hebst du eine Tafel Schokolade (etwa 1 N Gewichtskraft) einen Meter hoch, hast du rund 1 J verrichtet. Bei der Wasserkiste in den dritten Stock zählen nur Kraft und Höhe, nicht wie erschöpft du dich fühlst.

Leistung = Arbeit pro Zeit

Leistung sagt, wie schnell Arbeit verrichtet wird: P = W/t, gemessen in Watt, kurz W, wobei 1 W gleich 1 J pro Sekunde ist. Rennst du die Treppe hoch, verrichtest du dieselbe Arbeit wie beim gemütlichen Steigen, aber in kürzerer Zeit, also mit mehr Leistung. Genau deshalb bist du oben außer Atem: Dein Körper musste die Energie schneller bereitstellen.

PS, Watt und deine eigene Leistung

Bei Autos liest du oft PS, die alte Einheit Pferdestärke: 1 PS sind etwa 735 W. Ein Auto mit 100 PS leistet also rund 73500 W, das sind gut 73 kW, denn ein Kilowatt sind 1000 Watt. Und du selbst? Wiegst du 50 kg, zieht die Erde mit etwa 500 N an dir. Steigst du eine 3 m hohe Treppe, sind das 1500 J. Schaffst du das in 5 Sekunden, leistest du 300 W, kurzzeitig also rund 0,4 PS!