Energie als Erhaltungsgröße: Unterschied zwischen den Versionen

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Lsg.: E<sub>kin</sub>=1/2*m*v²
 
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Version vom 21. Juli 2008, 09:21 Uhr

Inhaltsverzeichnis

Energie und Energieformen

Energie ist eine physikalische Größe.

Mit Energie können Körper bewegt, verformt, erwärmt oder zur Aussendung von Licht gebracht werden.


Formelzeichen: E
Einheit: ein Joule (1J)

Hubarbeit

Hubarbeit führt zu einer Vergrößerung der Höhenenergie. Die Formel hierzu ist :

WHubarbeit=FG*h=m*g*h

m=Masse des Körpers g=Fallbeschleunigung h=Höhe über den Nullniveau FG=Gewichtskraft des Körpers

Energieformen in der Mechanik

a)Höhenenergie

Die Energie, die Körper aufgrund ihrer Lage besitzen, nennt man Höhenenergie oder potentielle Energie EPot.


EH = m*g*h


m = Masse des Körpers
g = Fallbeschleunigung
h = Höhe über dem Nullniveau


Beispiel: Ein Körper der Masse 250g befindet sich 1,0m über dem Boden. Welche Höhenenergie bezüglich des Bodens hat er?

Gegeben: m=250g ; h=1,0m ; g=9,81 m/s²

Gesucht: EH 

Lösung: EH=m*g*h
        EH=250g*1,0m*9,81m/s²
        EH=2,5J


b)Bewegungsenergie

Die Energie, die Körper aufgrund ihrer Geschwindigkeit besitzen, nennt man Bewegungsenergie oder kinetische Energie Ekin.


Ekin=1/2*m*v²


m=Masse des Körpers
v=Geschwindigkeit des Körpers

Beispiel:

Wieviel kinetische Energie hat ein Radfahrer (m=80), wenn er 10km/h schnell ist?

Geg.: m=80kg ; v=10km/h

Ges.: Ekin

Lsg.: Ekin=1/2*m*v² 

                    =1/2*80kg*(10km/h)²
                    =4000kg*(1000m/3600s)²
                    =4000kg*(1/3,6)²*m²/s²
                    =4000*1/3,6²*kg*m²/s²
                    =308J
                    =0,31kJ


c)Spannenergie

Die Energie, die Körper aufgrund ihrer Verformung besitzen, nennt man Spannenergie.


ESp=1/2*D*s2


D=Federkonstante
s=Stauchung oder Dehnung der Feder

Energie, mechanische Arbeit und Leistung

Mechanische Arbeit wird verrichtet, wenn ein Körper durch eine Kraft bewegt oder verformt wird.

Formelzeichen für die mechanische Arbeit ist W

die mechanische Arbeit W ist immer die Änderung einer Energie ΔE

in einem abgeschlossenem System gil: 

     W=ΔE

Druck

  • Der Druck gibt an, mit welcher Kraft F ein Körper senkrecht auf eine Fläche A wirkt.
    • Wenn eine Kraft von 1N (Newton) auf 1m² wirkt, beträgt der Druck 1Pa (Pascal)

Druckkraft: F = p*A


  • Der Druck eingeschlossener Flüssigkeiten ist überall gleich groß. Er wirkt nach allen Seiten.
    • In Flüssigkeiten wirkt infolge der Gewichtskraft der Flüssigkeit ein Druck, der Schweredruck genannt wird. Für ihn gilt:

Schweredruck: p = \rho *g*h


Befindet sich ein Körper in einer Flüssigkeit oder einem Gas, so wirkt auf ihn eine Auftriebskraft, die immer entgegengesetzt zur Gewichtskraft gerichtet ist.

  • Die auf einen Körper wirkende Auftriebskraft ist gleich der Gewichtskraft der verdrängten Flüssikeit bzw. des verdrängten Gases:

FA = FG bzw. FA = \rho *V*g


Die Einheit Pascal kommt von dem Wissenschaftler bzw. Physiker Blaise Pascal.

Hier siehst du noch einige Aufgaben und Versuche zum Thema Druck: Leifi-Seite_Druck

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