Energie als Erhaltungsgröße: Unterschied zwischen den Versionen

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Mit Energie können Körper bewegt, verformt, erwärmt oder zur Aussendung von Licht gebracht werden.
 
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Die Energie, die Körper aufgrund ihrer Lage besitzen, nennt man '''Höhenenergie''' oder '''potentielle Energie E<sub>Pot</sub>'''.
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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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Ein Körper der Masse 250g befindet sich 1,0m über dem Boden.
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Ein Körper der Masse 250g befindet sich 1,0m über dem Boden.
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Welche Höhenenergie bezüglich des Bodens hat er?
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Geg.: m=250g ; h=1,0m ; g=9,81 m/s²
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Ges.: E<sub>H</sub>
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Gegeben: m=250g ; h=1,0m ; g=9,81 m/s²
 
  
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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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Wieviel kinetische Energie hat ein Radfahrer (m=80kg), wenn er 10km/h schnell ist?
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Geg.: m=80kg ; v=10km/h
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Ges.: E<sub>kin</sub>
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Lsg.: E<sub>kin</sub>=1/2ּmּv²
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Die Energie, die Körper aufgrund ihrer Verformung besitzen, nennt man '''Spannenergie'''.  
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<center>D=Federkonstante</center>
 
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<center>s=Stauchung oder Dehnung der Feder</center>
 
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Beispiel:
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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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''Formelzeichen für die mechanische Arbeit ist W''
 
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die mechanische Arbeit W ist immer die Änderung einer Energie ΔE
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In einem abgeschlossenem System gilt:
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==Hubarbeit==
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Man verrichtet Hubarbeit an einem Körper, indem man seine Höhenenergie vergrößert, sprich ihn anhebt.
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An einem Körper Beschleunigungsarbeit zu verrichten, bedeutet, seine kinetische Energie (Bewegungsenergie) zu vergrößern.
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Die Formel lautet:
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==Spannarbeit==
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An einem Körper Spannarbeit zu verrichten, bedeutet, ihn zu dehnen oder zu stauchen.<br />
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Die Formel lautet:
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'''Schweredruck: p = <math>\rho </math>ּgּh'''
 
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'''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, 11:13 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)



Energieformen in der Mechanik

a)Höhenenergie

Höhenenergie.jpg

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

EH = mּgּh


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?
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



b)Bewegungsenergie

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

Ekin=1/2ּmּv²
m=Masse des Körpers
v=Geschwindigkeit des Körpers
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



c)Spannenergie

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


ESp=\frac{1}{2}ּDּs2


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.: Esp=1/2ּDּs²
     =1/2ּ40N/mּ(20cm)²
     =1/2ּ40N/mּ(0,2m)²
     =0,8N


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:

W=ΔE


Hubarbeit

Man verrichtet Hubarbeit an einem Körper, indem man seine Höhenenergie vergrößert, sprich ihn anhebt.

Die Formel hierzu ist :

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


Beschleunigungsarbeit

An einem Körper Beschleunigungsarbeit zu verrichten, bedeutet, seine kinetische Energie (Bewegungsenergie) zu vergrößern.

Die Formel lautet:

WB = \frac{1}{2} ּ m ּ v²

m = Masse des Körpers
v = Geschwindigkeitsänderung


Spannarbeit

An einem Körper Spannarbeit zu verrichten, bedeutet, ihn zu dehnen oder zu stauchen.
Die Formel lautet:

WSp=\frac{1}{2}ּDּs2


D=Federkonstante
s=Stauchung oder Dehnung der Feder

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 = pּA


  • 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 ּgּh


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 ּVּg


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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