Energie als Erhaltungsgröße: Unterschied zwischen den Versionen

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Eine elastische Stahlfeder (D= 40 N/m) wird 20cm auseinander gezogen. Welche Spannenergie steckt nun in der Feder?
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Geg.: D=40N/m; s=20cm
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Ges.: E<sub>sp</sub>
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== Energie, mechanische Arbeit und Leistung ==
 
== Energie, mechanische Arbeit und Leistung ==

Version vom 21. Juli 2008, 09:30 Uhr

Übersichtsseite

Aufbau der Materie und Wärmelehre

Elektrische Energie

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

Beispiel:

Eine elastische Stahlfeder (D= 40 N/m) wird 20cm auseinander gezogen. Welche Spannenergie steckt nun in der Feder?

Geg.: D=40N/m; s=20cm

Ges.: Esp

Lsg.:

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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