Wegunabhängigkeit der Hubarbeit

Um einen Blumentopf vom Erdgeschoss in den 1. Stock zu transportieren, musst du Hubarbeit verrichten. Der Topf gewinnt dabei an Höhenenergie auch Lageenergie oder potentielle Energie genannt . Sie wird frei W_a → E_kin W_Verformung → E_i , wenn der Topf wieder herunter (und hoffentlich nicht auf deinen Kopf) fällt.

An welchem Fenster im 1. Stock der Topf steht und auf welchem Weg er dort hingelangte, spielt für seine Energie (und deine Kopfschmerzen) keine Rolle.

Arbeit wird nämlich nur verrichtet, wenn eine Kraft in Richtung des zurückgelegten Wegs wirkt.

Hebst du den Topf vertikal parallel zur Schwerkraft , musst du die volle Gewichtskraft aufbringen.
Verschiebst du den Topf horizontal senkrecht zur Schwerkraft (beispielweise auf der Fensterbank), musst du nicht gegen die Schwerkraft (sondern nur gegen die Reibungskraft zwischen Topf und Fensterbank) arbeiten. Die Höhenenergie des Topfs bleibt dabei unverändert.

Du kannst jeden Transportweg von A nach B durch eine Treppe mit vertikalen auf denen die Höhe und damit die Energie zunimmt und horizontalen auf denen keine Hubarbeit verrichtet wird Wegstücken annähern. Die Summe der vertikalen Weglängen ist der Höhenunterschied zwischen A und B. Nur er ist entscheidend für die Änderung der potentiellen Energie.

Ein Sturz des Blumentopfes vom 1. Stock in den Keller statt des Erdgeschosses macht deutlich, dass die potentielle Energie vom Bezugsniveau auch Nullniveau genannt abhängt.

Alles klar? Hake alle wahren Aussagen ab! Auswertung:

siehe auch: Goldene Regel der Mechanik