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Berechenbarkeit
Für manche Sachverhalte kann man Zahlenwerte berechnen.
Beispiele:
1) Ein Mensch überwindet auf einer Treppe eine Höhe von 10 Metern in 70 Sekunden. Er wiegt 70 kg. Wie groß sind
a) Arbeit/Energie (in Joule)
b) Leistung (in Watt)?
Formel: m * g * h / t
(Masse * Gravitation * Höhe / Zeit)
Als Gravitation wird vereinfachend angenommen - statt 9,8:
g = 10
m = 70
h = 10
= 7.000 (potentielle Energie in Joule)
t = 70
mgh/t = 100 (Watt)
Die Leistung in Watt erhält man als Energie in Joule pro Zeiteinheit.
Für Interessierte als Nachtrag die Dimensionen:
g = 10 (m/s2 - Meter dividiert durch Sekunden im Quadrat - eine Konstante)
m = 70 (kg für die Masse)
h = 10 (Meter)
2) Ein Bergwanderer ersteigt eine Höhe von 1000 Metern in zwei Stunden. Er wiegt mit Gepäck 80 kg. Wie groß sind wieder
a) Arbeit/Energie (in Joule)
b) Leistung (in Watt)?
Formel: m * g * h / t
m = 80
g = 9,8 (exakter)
h = 1000
= 784.000 (Joule)
Min. = 120
Sek. = 60
= 7200 (Sec.)
mgh/t = 108,89 (Watt)
3) Wenn ein Veloheimtrainer die Energie in Kilojoule anzeigt – beispielsweise
60 nach 10 Minuten – war die Leistung
100 Watt (durchschnittlich und zwar 600 Sekunden lang).
Umrechnung:
1 Joule kann man gleichsetzen mit 0,2388 Kalorien.
Eine Kalorie sind 4,1868 Joule.
Definition einer Kalorieneinheit: Sie entspricht der Menge an Wärme, die benötigt wird, um 1 g luftfreies Wasser bei einem konstanten Druck von 101,325 kPa (dem Druck der Standardatmosphäre auf Meereshöhe) von 14,5 °C auf 15,5 °C zu erwärmen.
Oft wird von Kalorien gesprochen, wenn eigentlich Kilokalorien gemeint werden.
Es gilt: 1.000 Kalorien (cal) = 1 Kilokalorien (kcal)