Energie als Erhaltungsgröße: Unterschied zwischen den Versionen
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− | + | =Energie und Energieformen= | |
{|width=100%| style="background-color:#FFD700; border: 1px solid #dfdfdf; padding:0.5em" | {|width=100%| style="background-color:#FFD700; border: 1px solid #dfdfdf; padding:0.5em" | ||
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− | + | =Energieformen in der Mechanik= | |
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{|width=100%| style="background-color:#FFD700; border: 1px solid #dfdfdf; padding:0.5em" | {|width=100%| style="background-color:#FFD700; border: 1px solid #dfdfdf; padding:0.5em" | ||
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− | + | ==a)Höhenenergie== | |
+ | [[Bild:Höhenenergie.jpg|320px|right]] | ||
Die Energie, die Körper aufgrund ihrer Lage besitzen, nennt man '''Höhenenergie E<sub>H</sub>''' oder '''potentielle Energie E<sub>Pot</sub>'''. | Die Energie, die Körper aufgrund ihrer Lage besitzen, nennt man '''Höhenenergie E<sub>H</sub>''' oder '''potentielle Energie E<sub>Pot</sub>'''. | ||
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{|width=100%| style="background-color:#FFFACD; border: 1px solid #dfdfdf; padding:0.5em" | {|width=100%| style="background-color:#FFFACD; border: 1px solid #dfdfdf; padding:0.5em" | ||
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− | <center>'''E<sub>H</sub> = | + | <center>'''E<sub>H</sub> = mּgּh'''</center> |
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− | Beispiel: | + | Beispiel: |
− | Ein Körper der Masse 250g befindet sich 1,0m über dem Boden. | + | Ein Körper der Masse 250g befindet sich 1,0m über dem Boden. |
− | Welche Höhenenergie bezüglich des Bodens hat er? | + | Welche Höhenenergie bezüglich des Bodens hat er? |
− | + | Geg.: m=250g ; h=1,0m ; g=9,81 m/s² | |
− | + | Ges.: E<sub>H</sub> | |
− | + | Lsg.: E<sub>H</sub>=mּgּh | |
− | + | E<sub>H</sub>=250gּ1,0mּ9,81m/s² | |
− | + | E<sub>H</sub>=2,4525kg/m/s²ּ1,0m | |
− | E<sub>H</sub>= | + | E<sub>H</sub>=~2,5Nm |
− | E<sub>H</sub>=2,5J | + | E<sub>H</sub>=~2,5J |
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− | + | ==b)Bewegungsenergie== | |
Die Energie, die Körper aufgrund ihrer Geschwindigkeit besitzen, nennt man '''Bewegungsenergie''' oder '''kinetische Energie E<sub>kin</sub>'''. | Die Energie, die Körper aufgrund ihrer Geschwindigkeit besitzen, nennt man '''Bewegungsenergie''' oder '''kinetische Energie E<sub>kin</sub>'''. | ||
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{|width=100%| style="background-color:#FFFACD; border: 1px solid #dfdfdf; padding:0.5em" | {|width=100%| style="background-color:#FFFACD; border: 1px solid #dfdfdf; padding:0.5em" | ||
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− | <center>'''E<sub>kin</sub>=1/ | + | <center>'''E<sub>kin</sub>=1/2ּmּv²'''</center> |
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<center>v=Geschwindigkeit des Körpers</center> | <center>v=Geschwindigkeit des Körpers</center> | ||
− | Beispiel: | + | Beispiel: |
− | + | Wieviel kinetische Energie hat ein Radfahrer (m=80kg), wenn er 10km/h schnell ist? | |
− | Wieviel kinetische Energie hat ein Radfahrer (m=80kg), wenn er 10km/h schnell ist? | + | Geg.: m=80kg ; v=10km/h |
− | + | Ges.: E<sub>kin</sub> | |
− | Geg.: m=80kg ; v=10km/h | + | Lsg.: E<sub>kin</sub>=1/2ּmּv² |
− | + | =1/2ּ80kgּ(10km/h)² | |
− | Ges.: E<sub>kin</sub> | + | =40kgּ(1000m/3600s)² |
− | + | =40kgּ(1/3,6)²ּm²/s² | |
− | Lsg.: E<sub>kin</sub>=1/ | + | =40ּ1/3,6²ּkgּm²/s² |
− | =1/ | + | |
− | = | + | |
− | = | + | |
− | = | + | |
=308J | =308J | ||
=0,31kJ | =0,31kJ | ||
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| valign="top" | | | valign="top" | | ||
− | + | ==c)Spannenergie== | |
Die Energie, die Körper aufgrund ihrer Verformung besitzen, nennt man '''Spannenergie'''. | Die Energie, die Körper aufgrund ihrer Verformung besitzen, nennt man '''Spannenergie'''. | ||
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| valign="top" | | | valign="top" | | ||
− | <center>'''E<sub>Sp</sub>=1 | + | <center>'''E<sub>Sp</sub>=<math>\frac{1}{2}</math>ּDּs<sup>2</sup>'''</center> |
| valign="top" width="1%"| | | valign="top" width="1%"| | ||
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− | Beispiel: | + | Beispiel: |
− | + | Eine elastische Stahlfeder (D= 40 N/m) wird 20cm auseinander gezogen. Welche Spannenergie steckt nun in der Feder? | |
− | 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.: E<sub>sp</sub> | |
− | Geg.: D=40N/m; s=20cm | + | Lsg.: E<sub>sp</sub>=1/2ּDּs² |
− | + | =1/2ּ40N/mּ(20cm)² | |
− | Ges.: E<sub>sp</sub> | + | =1/2ּ40N/mּ(0,2m)² |
− | + | ||
− | Lsg.: E<sub>sp</sub>=1/ | + | |
− | =1/ | + | |
− | =1/ | + | |
=0,8N | =0,8N | ||
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− | + | = Energie, mechanische Arbeit und Leistung = | |
{|width=100%| style="background-color:#FFD700; border: 1px solid #dfdfdf; padding:0.5em" | {|width=100%| style="background-color:#FFD700; border: 1px solid #dfdfdf; padding:0.5em" | ||
| valign="top" | | | valign="top" | | ||
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| valign="top" | | | valign="top" | | ||
''' W=ΔE''' | ''' W=ΔE''' | ||
+ | |} | ||
+ | |} | ||
+ | |||
+ | {|width=100%| style="background-color:#FFD700; border: 1px solid #dfdfdf; padding:0.5em" | ||
+ | | valign="top" | | ||
+ | ==Hubarbeit== | ||
+ | |||
+ | Man verrichtet Hubarbeit an einem Körper, indem man seine Höhenenergie vergrößert, sprich ihn anhebt. | ||
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+ | Die Formel hierzu ist : | ||
+ | {|width=100%| style="background-color:#FFFACD; border: 1px solid #dfdfdf; padding:0.5em" | ||
+ | | valign="top" | | ||
+ | <center>'''W<sub>H</sub> = mּgּh'''</center> | ||
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+ | <center>m=Masse des Körpers</center> | ||
+ | <center>g=Fallbeschleunigung</center> | ||
+ | <center>h=Höhe über den Nullniveau</center> | ||
+ | <center>F<sub>G</sub>=Gewichtskraft des Körpers</center> | ||
+ | |} | ||
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+ | {|width=100%| style="background-color:#FFD700; border: 1px solid #dfdfdf; padding:0.5em" | ||
+ | | valign="top" | | ||
+ | ==Beschleunigungsarbeit== | ||
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+ | An einem Körper Beschleunigungsarbeit zu verrichten, bedeutet, seine kinetische Energie (Bewegungsenergie) zu vergrößern. | ||
+ | |||
+ | Die Formel lautet: | ||
+ | {|width=100%| style="background-color:#FFFACD; border: 1px solid #dfdfdf; padding:0.5em" | ||
+ | | valign="top" | | ||
+ | <div style="text-align: center;"> | ||
+ | '''W'''<sub>B</sub> = <math>\frac{1}{2}</math> ּ m ּ v² | ||
+ | </div> | ||
+ | |} | ||
+ | <center>m = Masse des Körpers</center> | ||
+ | <center>v = Geschwindigkeitsänderung</center> | ||
+ | |||
+ | |} | ||
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+ | {|width=100%| style="background-color:#FFD700; border: 1px solid #dfdfdf; padding:0.5em" | ||
+ | | valign="top" | | ||
+ | |||
+ | ==Spannarbeit== | ||
+ | |||
+ | An einem Körper Spannarbeit zu verrichten, bedeutet, ihn zu dehnen oder zu stauchen.<br /> | ||
+ | Die Formel lautet: | ||
+ | |||
+ | {|width=100%| style="background-color:#FFFACD; border: 1px solid #dfdfdf; padding:0.5em" | ||
+ | | valign="top" | | ||
+ | |||
+ | <center>'''W<sub>Sp</sub>=<math>\frac{1}{2}</math>ּDּs<sup>2</sup>'''</center> | ||
+ | |||
+ | | valign="top" width="1%"| | ||
+ | | valign="top"| | ||
+ | |} | ||
+ | |||
+ | |||
+ | <center>D=Federkonstante</center> | ||
+ | <center>s=Stauchung oder Dehnung der Feder</center> | ||
|} | |} | ||
− | + | = Druck = | |
{|width=100%| style="background-color:#FFD700; border: 1px solid #dfdfdf; padding:0.5em" | {|width=100%| style="background-color:#FFD700; border: 1px solid #dfdfdf; padding:0.5em" | ||
| valign="top" | | | valign="top" | | ||
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{|width=100%| style="background-color:#FFFACD; border: 1px solid #dfdfdf; padding:0.5em" | {|width=100%| style="background-color:#FFFACD; border: 1px solid #dfdfdf; padding:0.5em" | ||
| valign="top" | | | valign="top" | | ||
− | '''Druckkraft: F = | + | '''Druckkraft: F = pּA''' |
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| valign="top"| | | valign="top"| | ||
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| valign="top" | | | valign="top" | | ||
− | '''Schweredruck: p = <math>\rho </math> | + | '''Schweredruck: p = <math>\rho </math>ּgּh''' |
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{|width=100%| style="background-color:#FFFACD; border: 1px solid #dfdfdf; padding:0.5em" | {|width=100%| style="background-color:#FFFACD; border: 1px solid #dfdfdf; padding:0.5em" | ||
| valign="top" | | | valign="top" | | ||
− | '''F<sub>A</sub> = F<sub>G</sub> bzw. F<sub>A</sub> = <math>\rho </math> | + | '''F<sub>A</sub> = F<sub>G</sub> bzw. F<sub>A</sub> = <math>\rho </math>ּVּg''' |
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Aktuelle Version vom 30. Juli 2008, 12:13 Uhr
Aufbau der Materie und Wärmelehre
Inhaltsverzeichnis |
Energie und Energieformen
Energie ist eine physikalische Größe. Mit Energie können Körper bewegt, verformt, erwärmt oder zur Aussendung von Licht gebracht werden.
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Energieformen in der Mechanik
a)HöhenenergieDie Energie, die Körper aufgrund ihrer Lage besitzen, nennt man Höhenenergie EH oder potentielle Energie EPot.
Beispiel: Ein Körper der Masse 250g befindet sich 1,0m über dem Boden. Welche Höhenenergie bezüglich des Bodens hat er? Geg.: m=250g ; h=1,0m ; g=9,81 m/s² Ges.: EH Lsg.: EH=mּgּh EH=250gּ1,0mּ9,81m/s² EH=2,4525kg/m/s²ּ1,0m EH=~2,5Nm EH=~2,5J
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b)BewegungsenergieDie Energie, die Körper aufgrund ihrer Geschwindigkeit besitzen, nennt man Bewegungsenergie oder kinetische Energie Ekin.
Beispiel: Wieviel kinetische Energie hat ein Radfahrer (m=80kg), wenn er 10km/h schnell ist? Geg.: m=80kg ; v=10km/h Ges.: Ekin Lsg.: Ekin=1/2ּmּv² =1/2ּ80kgּ(10km/h)² =40kgּ(1000m/3600s)² =40kgּ(1/3,6)²ּm²/s² =40ּ1/3,6²ּkgּm²/s² =308J =0,31kJ
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c)SpannenergieDie Energie, die Körper aufgrund ihrer Verformung besitzen, nennt man Spannenergie.
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.: Esp=1/2ּDּs² =1/2ּ40N/mּ(20cm)² =1/2ּ40N/mּ(0,2m)² =0,8N
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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 gilt:
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HubarbeitMan verrichtet Hubarbeit an einem Körper, indem man seine Höhenenergie vergrößert, sprich ihn anhebt. Die Formel hierzu ist :
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BeschleunigungsarbeitAn einem Körper Beschleunigungsarbeit zu verrichten, bedeutet, seine kinetische Energie (Bewegungsenergie) zu vergrößern. Die Formel lautet:
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SpannarbeitAn einem Körper Spannarbeit zu verrichten, bedeutet, ihn zu dehnen oder zu stauchen.
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Druck
Hier siehst du noch einige Aufgaben und Versuche zum Thema Druck: Leifi-Seite_Druck |