physik (Subject) / Erhaltung der Energie (Lesson)
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Physik für Oberstufe 11. Klasse, sächsisches Gymnasium
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- Definition Energie Energie ist die Fähigkeit eines Systems Körper zu bewegen, zu verformen, Wärme abzugebennoder Strahlung auszusenden.
- Formelzeichen E (untergesetztes Kürzel zur genaueren Bestimmung)
- Einheit 1[J] = 1[Nm] = [kg.m2 : s2]
- Ist Energie eine Zustandsgröße oder eine Bewegungsgröße? Zustansgröße
- Eigenschaften der Energie (5) 1. Energie kann zugeführt werden 2. Energie kann umgewandelt werden 3. Energie kann weder erzeugt werden noch verloren gehen 4. Energie kann gespeichert werden 5. Energie kann entwertet werden (durch Reibung)
- Energieformen (4) + Beispiele falls möglich (6) 1. Innere Energie : -Kernenergie - thermische Energie - chemische Energie 2. Strahlungsenergie 3. Elektrische Energie 4. Mechanische Energie: -kinetische Energie - potentielle Energie - Spannenergie
- Allgemeiner Energieerhaltungssatz (EES) Energie kann weder erzeugt noch vernichtet werden, sondern nur von einer Form in eine andere umgewandelt werden. ODER In einem geschlossenen system ist die Summe aller Energien stets konstant. Die Gesamtenergie bleibt erhalten. ODER Eges=E1+E2+...+En = ∑i=1nE; =konstant ODER ΔEges = 0
- EES der Mechanik Unter des Bedingung, dass keine Umwandlung von mechanischer Energie in eine andere Enegrieform erfolgt, gilt für ein abgeschlossenes System:Die Summe aus potentieller und kinetischer Energie ist konstant. ODER Epot + Ekin = Eges = konstant ODER Δ(Epot + Ekin) =0
- Definition mechanische Energie ... ist die Energie, die Körper aufgrund ihrer Lage oder ihrer Bewegung haben.
- Formen der mechanischen E. 1. Lageenergie (potenzielle E.) = hat ein gehobener Körper = Epot = FG • h Epot = m • g • h 2. Bewegungsenergie (kinetische Energie) = hat ein bewegter Körper = Ekin = 1/2 m • v2 3. Spannenergie = hat eine gespannte Feder = ESp = 1/2 D • s2
- Gehen in einem geschlossenen System nur rein mechanische Vorgänge vor sich, dann gilt: Die mechanische Energie eines Systems bleibt gleich. Epot + Ekin + ESp = konstant
- Definition Arbeit Mechanische Arbeit wird verrichtet, wenn ein Körper bzw. ein System durch eine Kraft verformt oder bewegt wird.
- Formelzeichen Arbeit W
- Einheit Arbeit 1[Nm] =[J]
- Ist die Arbeit eine Zustandsgröße oder eine Prozessgröße? Prozessgröße
- Wie und unter welchen Umständen kann die Arbeit berechnet werden? Unter der Bedingung, dass die Kraft konstant ist und in Richtung des Weges wirkt, kann die Arbeit mit folgender Gleichung brechnet werden: W = F • s
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- AvA: Hubarbeit - Anheben eines Körpers - Whub = F • s Whub = m • g • h - Epot = m • g • h
- AvA: Verformungsarbeit -dehnen einer Feder - Wspann = 1/2FF • s 1/2, da die wirkende Kraft nicht konstant ist Wspann = 1/2D • s • s Wspann = 1/2D • s2 - Espann = 1/2D • s2
- AvA: Beschleunigungsarbeit - beschleunigen eines Körpers -Wa = F • s Wa = m • a • s -mit s = v2 /2a ergiebgt dies: Wa = m • a • v2 /2a Wa = m/2 • v2 - Ekin = m/2 • v2
- AvA: Reibungsarbeit - Hemmung einer Bewegung durch Reibung - WR = F • s WR = F • μ • s - FN = FG = m • g bei ebener Fläche! - FN = FG • cos α = m • g • cos α bei geneigter Ebene!