Energieerhaltung

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fallen gelassen wird, so verliert er Höhenenergie Und gewinnt dabei Bewegungsenergie. AE = F. S = m.g. 1/2.g.t²; s=1/2.g. t² pot AE pot = 1/2 .m. (g. t)² ΔΕ = 1/2 .m. v² pot ΔΕ = ΔΕ. pot kin ==> AE. = 1/2 .m. v² kin Gewicht 3 Masse h Energien Spannenergie Neben der Lage- und Bewegungsenergie gibt es noch die dritte Form der mechanischen Energie, die Spannenergie. Die Spannenergie ergibt sich aus der elastischen Verformung eines Körpers, z.B. die Verformung einer Feder. Wir wissen bereits dass die Dehnung von Federn proportional zur wirkenden Kraft ist. Also F = D.s Alllllll Allll NN F = Dso a) G Sp b) al!!!! s = 250 c) amm Spannenergie NN all F = Dsp G D b) !!!!!! 5 = 250 അന്നെ Energien Spannenergie Auswertung: Nullniveau der Höhenenergie in den Umkehrpunkt (NN) definieren. Dort erhält man die gesamte Energie. Epot = m. g. hm.g.s Mit F = m . g und F = D. s NN !!!!!! F = Dsp Gt a) b) Alllllll All s = 250 c) amm Gilt : Epot = m. g. s = D.ss= D. s/2. s = 12. D.s² Dehnt man eine Feder mit der Härte D aus der entspannten Lage um die Strecke s, dann hat sie die Spannenergie Espann = 1/2 D s² Mechanische Energieformen Höhenenergie (potenzielle Energie der Lage): Epot = m.g.h Kinetische Energie: Ekin = 1/2 . 1 Spannenergie: Espann = D.s² 2 m: Masse des Körpers h: Höhe des Körpers D: Federhärte m.v² m g: Fallbeschleunigung; in Mitteleuropa g = 9,81- s² v: Geschwindigkeit des Körpers s: Ausdehnung, Beispiel: Ein Körper der Masse Epot = m.g.h = 75 kg. 9,81- m s2 75 kg, der sich in 2,4 m Höhe befindet, hat 2,4 m = 1,8 kJ Energieerhaltung Energie kann nicht erzeugt oder verändert werden, sondern nur von einer Form in eine andere umgewandelt werden. (Prinzip der Energieerhaltung). Umgangssprachlich: Erzeugung von Energie bedeutet: Energie von einer unkontrollierbaren Form in eine kontrollierbare Form (-verwertbare) Form umwandeln (meistens in elektrische Energie) Beispiel: kinetische Energie bewegter Luft (Windenergie) wird in Windrad in elektrische Energie umgewandelt. Verbrauch von Energie bedeutet: kontrollierbare Energie wird in eine unkontrollierbare Form (meistens Wärme) umgewandelt. Beispiel: Glühlampe wandelt elektrische Energie in Licht (5%) und Wärme (95%). Ein abgeschlossenes System ist ein System, in das kein hinein bzw. keine Energie heraus gelangt. In einem System ist die Gesamtenergie zu jeder Zeit gleich, wenn es von außen nicht beeinflusst wird. Die Gesamtenergie kann dabei auf unterschiedliche Energieformen verteilt sein, die sich in einander umwandeln. Innerhalb eines geschlossenen Systems ist die Gesamtenergie daher konstant. Ein abgeschlossenes System ist eine Idealisierung und in der Realität nur näherungsweise Vorhanden. potentielle Energie h kinetische Energie potentielle Energie Beispiel: ein Pendel max. potentielle Energie h max. kinetische Energie max. potentielle Energie Das Faden-pendel wandelt permanent potentielle Energie in kinetische Energie um (und umgekehrt) Beispiel: ein Inlineskater Punkt A: E Punkt B: E gesamt gesamt Punkt C: E gesamt B = E Epot+ Ekina; V=0 EkinA = 0; h₂=hmax = E potB + Eking; h=h₂_V=VB i → E = E. + Ekinc; h=hc=0 v = v₁ = 0; potC D gesamt → E E gesamt = E. →E Egesamt = m.g.hg + ½ m v² B potA = m.g.hA = ¹2 m v²c C Übung: Ein Stein der Masse 3kg fällt aus einer Höhe von 8,1 Meter auf den Boden. Mit welcher Geschwindigkeit schlägt dieser auf? E E E gesamtA gesamtb gesamtA =E₁ = m.g.h pot = E= 12 m v² kin = E gesamtb mgh =1/2.m.v² v = √2*gh v= √2*9,81 m/s² * 8,1 m v= 12,61 m/s h Punkt A Punkt B