Energie und Energieerhaltung
Energie ist eine fundamentale Größe in der Physik und wird in Joule (J) gemessen. Stell dir vor: Energie ist die Fähigkeit, mechanische Arbeit zu verrichten, Wärme abzugeben oder Licht auszustrahlen - basically alles, was um dich herum passiert!
Das Energieerhaltungsgesetz besagt, dass in einem reibungsfreien System die Gesamtenergie immer konstant bleibt. Die Energie verschwindet nicht einfach, sondern wechselt nur ihre Form - von Bewegung zu Höhe oder umgekehrt.
Kinetische Energie (Bewegungsenergie) besitzt jeder bewegte Körper: Ekin=21mv2. Je schneller und schwerer ein Objekt ist, desto mehr Bewegungsenergie hat es. Potentielle Energie dagegen hängt von der Höhe ab: Epot=mgh. Ein Stein auf dem Dach hat mehr Lageenergie als einer auf dem Boden.
Merktipp: Wenn du einen Ball hochwirfst, wandelt sich potentielle Energie in kinetische um und zurück - die Gesamtenergie bleibt aber gleich!
Impuls und Impulserhaltung
Der Impuls p=mv kombiniert Masse und Geschwindigkeit zu einer wichtigen physikalischen Größe. Ein schwerer LKW bei niedriger Geschwindigkeit kann denselben Impuls haben wie ein leichtes Auto bei hoher Geschwindigkeit.
Anders als Energie ist Impuls eine vektorielle Größe - das bedeutet, er hat nicht nur einen Betrag, sondern auch eine Richtung. Die Richtung entspricht immer der Bewegungsrichtung des Objekts.
Bei Stoßvorgängen unterscheiden wir zwischen elastischen (Objekte trennen sich wieder) und unelastischen Stößen (Objekte bleiben zusammen). Der Impulserhaltungssatz besagt: p1+p2=p1′+p2′ - die Gesamtimpulse vor und nach dem Stoß sind identisch.
Kreisbewegung und Zentripetalkraft
Für eine gleichförmige Kreisbewegung braucht jeder Körper eine Zentripetalkraft Fz=mrv2, die zum Drehzentrum zeigt. Ohne diese Kraft würde das Objekt geradeaus weiterfliegen - dank Trägheit!
Die Zentripetalkraft hängt von der Masse, der Geschwindigkeit und dem Radius ab. Je schneller die Bewegung oder je kleiner der Radius, desto größer muss die Kraft sein.
Alltagsbeispiel: Wenn du in einem Auto um eine Kurve fährst, spürst du die Zentripetalkraft als Druck zur Seite!