Energieerhaltung und -umwandlung
Mechanik
Klasse 10, 11
- Warum kommt ein Pendel nie höher als sein Startpunkt?
- Wie hilft der Energieerhaltungssatz beim Lösen von Aufgaben?
Zum Ausprobieren: Energieformen und Energieumwandlungen
Verfolgen Sie die Energie mit den Energiesymbolen von der Quelle bis zum Verbraucher.
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Rund 3 MB – im Mobilfunknetz kann das einen Moment dauern.
Simulation von PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, lizenziert unter CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu)
Schlau Fassung
Energieerhaltung
- In einem abgeschlossenen System bleibt die Gesamtenergie konstant: \(E_{ges} = E_{kin} + E_{pot} + E_{Spann} + \dots = \text{konst.}\)
- Mit Reibung wird mechanische Energie in innere Energie (Wärme) umgewandelt – sie ist nicht verschwunden, aber entwertet.
- Typischer Ansatz: Energiebilanz zwischen zwei Zuständen aufstellen, z. B. \(m g h = \frac{1}{2} m v^2\) beim reibungsfreien Herabrollen \(\Rightarrow v = \sqrt{2 g h}\) – unabhängig von der Masse!
Aufgaben
- Eine Achterbahn startet aus \(40\,\mathrm{m}\) Höhe. Welche Geschwindigkeit hat sie unten (reibungsfrei)?
Lösung
\(v = \sqrt{2 \cdot 9{,}81 \cdot 40} \approx 28\,\mathrm{\frac{m}{s}} \approx 100\,\mathrm{\frac{km}{h}}\).