Energie als Erhaltungsgröße: Unterschied zwischen den Versionen

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==Energie und Energieformen==
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=Energie und Energieformen=
 
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=Hubarbeit=
 
  
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Hubarbeit führt zu einer Vergrößerung der Höhenenergie.
 
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Die Formel hierzu ist :
 
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==W<sub>Hubarbeit</sub>=F<sub>G</sub>*h=m*g*h==
 
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m=Masse des Körpers
 
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g=Fallbeschleunigung
 
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==Energieformen in der Mechanik==
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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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Beispiel:
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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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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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Lsg.:  E<sub>H</sub>=mּgּh
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        E<sub>H</sub>=250gּ1,0mּ9,81m/s²
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Gegeben: m=250g ; h=1,0m ; g=9,81 m/s²
 
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Gesucht: E<sub>H</sub>
 
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Lösung: E<sub>H</sub>=m*g*h
 
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        E<sub>H</sub>=250g*1,0m*9,81m/s²
 
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===b)Bewegungsenergie===
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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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Beispiel:
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Wieviel kinetische Energie hat ein Radfahrer (m=80kg), wenn er 10km/h schnell ist?
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Wieviel kinetische Energie hat ein Radfahrer (m=80), 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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Geg.: m=80kg ; v=10km/h  
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Lsg.: E<sub>kin</sub>=1/2ּmּv²
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Ges.: E<sub>kin</sub>
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Lsg.: E<sub>kin</sub>=1/2*m*v²
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                     =1/2*80kg*(10km/h)²
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                     =4000kg*(1000m/3600s)²
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                     =4000kg*(1/3,6)²*m²/s²
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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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<center>s=Stauchung oder Dehnung der Feder</center>
 
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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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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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Lsg.: E<sub>sp</sub>=1/2ּDּs²
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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 ==
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= Energie, mechanische Arbeit und Leistung =
 
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die mechanische Arbeit W ist immer die Änderung einer Energie ΔE
 
die mechanische Arbeit W ist immer die Änderung einer Energie ΔE
  
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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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Die Formel hierzu ist :
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==Beschleunigungsarbeit==
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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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'''W'''<sub>B</sub> = <math>\frac{1}{2}</math> ּ m ּ v²
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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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'''F<sub>A</sub> = F<sub>G</sub> bzw. F<sub>A</sub> = <math>\rho </math>*V*g'''
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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, 12:13 Uhr

Übersichtsseite

Aufbau der Materie und Wärmelehre

Elektrische Energie

Inhaltsverzeichnis

 [Verbergen] 

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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