Potentielle Energie

Die potentielle Energie, auch als Lage- oder Höhenenergie bekannt, ist eine Form der mechanischen Energie. Sie hängt von der Position eines Körpers im Gravitationsfeld ab.

Formel: Die Formel für die potentielle Energie lautet: Epot = m * g * h

Dabei steht m für die Masse des Körpers, g für die Fallbeschleunigung und h für die Höhe.

Beispiel: Ein Turmspringer mit einer Masse von 70 kg, der von einem 15 m hohen Turm springt, hat eine potentielle Energie von 10,3 kJ.

Highlight: Die Einheit der Energie ist Joule (J), wobei 1 J = 1 Nm (Newtonmeter) ist.

Der Energieerhaltungssatz

Der Energieerhaltungssatz der Mechanik besagt, dass Energie weder erzeugt noch vernichtet werden kann, sondern nur von einer Form in eine andere umgewandelt wird.

Definition: In einem abgeschlossenen System bleibt die Gesamtenergie konstant, auch wenn sie zwischen verschiedenen Energieformen umgewandelt wird.

Beispiel: Bei der Umwandlung von Windenergie in elektrische Energie durch ein Windrad wird die kinetische Energie der bewegten Luft in elektrische Energie umgewandelt.

Energieerhaltung beim Inlineskaten

Das Beispiel eines Inlineskaters veranschaulicht die Energieerhaltung in der Praxis.

Beispiel: Ein Inlineskater, der eine Rampe hinauffährt, wandelt seine kinetische Energie in potentielle Energie um. Beim Herunterfahren wird die potentielle Energie wieder in kinetische Energie umgewandelt.

Formel: Die Gesamtenergie bleibt konstant: Egesamt = m * g * h + 1/2 * m * v²

Übungsaufgabe zur Energieerhaltung

Eine praktische Anwendung des Energieerhaltungssatzes kann anhand einer Fallbewegung demonstriert werden.

Beispiel: Ein Stein mit einer Masse von 3 kg fällt aus einer Höhe von 8,1 Metern. Seine Aufprallgeschwindigkeit kann mithilfe des Energieerhaltungssatzes berechnet werden.

Formel: v = √(2 * g * h)

Diese Übung zeigt, wie der Energieerhaltungssatz genutzt werden kann, um praktische Probleme zu lösen und physikalische Größen zu berechnen.