Leistung (Physik)

[vergl.: Elektrische Leistung]
Physikalische Größe
Name Leistung
Formelzeichen der Größe P
Abgeleitet von Energie
Größen- und
Einheitensystem
Einheit Dimension
SI W M·L2·T–3
CGS erg·s–1 = 10–7 W M·L2·T–3
Siehe auch: Wärmestrom

Leistung: physikalischer Begriff, bezeichnet die in einer Zeitspanne umgesetzte Energie bezogen auf diese Zeitspanne.

Im physikalisch-technischen Zusammenhang wird der Begriff Leistung in verschiedenen Bedeutungen verwendet:

Die Leistungsaufnahme und die für eine bestimmte Anwendung nutzbringende Leistungsabgabe können je nach Wirkungsgrad bzw. Abwärme erheblich voneinander abweichen.

Mechanische Leistung

Translation

Der einfachste Fall, mit zur Bewegungsrichtung paralleler Kraft, liegt bei der Zughakenleistung vor, es gilt

P = F v

mit der Kraft F und der Geschwindigkeit v.

Ohne diese Einschränkung gilt die entsprechende vektorielle Gleichung

P= \vec F \cdot \vec v\,.

Darin ist die Winkelabhängigkeit durch das Skalarprodukt berücksichtigt, wie es im Artikel Arbeit (Physik) für „Kraft mal Weg“ erläutert ist.

Rotation

Für die Rotation gegen ein Drehmoment M gilt analog

P = \vec M\cdot \vec \omega \ ,

wobei \vec \omega = \tfrac{\mathrm d\varphi}{\mathrm dt}\; \vec e die Winkelgeschwindigkeit um eine Achse parallel zum Richtungsvektor \vec e ist.

Für eine Welle mit Drehmoment M und Drehzahl n=\tfrac{\omega}{2\pi}\ ergibt sich die Wellenleistung zu

P=2\pi\ M n\,.

Hydraulik

Die hydraulische Leistung durch Volumenarbeit ist das Produkt aus Druckdifferenz  \Delta p und Volumenstrom Q=\frac{\Delta V}{\Delta t}.

P =\Delta p\,Q\,.

Triebwerksleistung

Bei Flugzeugantriebsanlagen Unterscheidung zwischen innerer Leistung und äußerer Leistung.

Innere Leistung: die vom Triebwerk erzeugte Leistung, bei KTW identisch mit der von der Kurbelwelle abgegebenen mechanischen Leistung. (der Schub der Abgase ist sehr klein).
Bei PTL ist die Leistung die Summe aus Wellen-Leistung und Differenz der kinetischen Energie der aus- und eintretenden Gasmasse pro Zeiteinheit.
Bei Luftstrahltriebwerken Differenz der kinetischen Energie der aus- und eintretenden Gasmasse pro Zeiteinheit.
Äußere Leistung: bei allen Triebwerksarten das Produkt aus Schubkraft der gesamten Antriebsanlage und der jeweiligen Geschwindigkeit in Richtung der Schubkraft.

Zum Vergleich von Triebwerken verschiedener Art und Größe kann sowohl die innere als auch die äußere Leistung auf bestimmte Größen bezogen werden (Masse, Stirnfläche, Hubvolumen, Luftdurchsatz, Brennstoffdurchsatz). Man erhält dann die jeweilige spezifische Leistung.

Bei Flugzeugtriebwerken Unterscheidung verschiedener Leistungstufen:

  1. Maximal- oder Start-Leistung: beim Start max. innere Leistung (max. 5 min), bei Höchstgeschwindigkeit max. innere und äußere Leistung ohne Rücksicht auf den Brennstoffverbrauch. Triebwerk wird mit ca. 20% überlastet.
  2. Nenn-Leistung: (etwa 30% der Gesamtbetriebszeit möglich) Auslegungs-Leistung. Wird für Steigflug benutzt; bei geringer Startmasse und ausreichender Länge der Startbahn auch Start mit Nenn-Leistung möglich.
  3. Dauer-Leistung: (ohne Zeitbegrenzung) wird für Steig- oder Reiseflug mit erhöhter Geschwindigkeit benutzt. Etwa 75% der Nenn-Leistung.
  4. Reise-Leistung: (ohne Zeitbegrenzung) günstiger Betriebszustand bei Reiseflug bzgl. Beanspruchung, Brennstoffverbrauch und Laufzeit für eine bestimmte Flugstrecke. Etwa 50...70% der Nenn-Leistung, beim Flug mit Strahlflugzeugen in großer Höhe über 90% der Höhennenn-Leistung. Günstigste Reise-Leistung schwankt je nach Flughöhe, Flugstrecke und Beladungszustand in einem gestimmten Bereich.
  5. Leistung der größten Reichweite: Leistungstufe mit dem geringsten Streckenbrennstofrverbrauch.
  6. Sparflug-Leistung: Leistung mit dem geringsten stündlichen Brennstoffverbrauch bei Horizontalflug (größte Flugdauer); etwa 40% der Nenn-Leistung.


 
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Datum der letzten Änderung: Jena, den: 30.05. 2021