Lösungen Energie - Hildegardis
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Lösung Grundwissenstest Energie / Arbeit / Leistung 1 2 3 Eine Solarzelle ist an einer aufladbaren Batterie angeschlossen, die wiederum mit einem Elektromotor verbunden ist. Welche Energieformen können bei den beschriebenen Geräten vorkommen? Welche Aussage lässt sich über die Energie in einem abgeschlossenen System treffen? 8. Jahrgangsstufe Lichtenergie, elektrische Energie, chemische Energie, kinetische Energie Sie bleibt im Gesamten erhalten, kann nur in verschiedenen Formen auftreten. Beschrifte das Energieflussdiagramm zum Energiewandler „Elektromotor“! Eelektr. E-Motor Ekin innere Energie 4 Im Gegensatz zur inneren Energie wird die elektrische Energie bekanntlich als hochwertige Energieform bezeichnet. Was ist damit gemeint? 5 Nenne drei Geräte oder Substanzen, in denen Energie in gespeicherter Form vorliegt! Elektrische Energie lässt sich komplett in andere Energieformen umwandeln, innere Energie nur unter Hinnahme größerer Verluste. 1. Batterie / Akku 2. Benzin / Diesel / fossiler Treibstoff 3. Gespannte Feder 6 Gib die Formeln für die beiden wichtigsten mechanischen Energien an: Potentielle Energie: Epot= mgh Kinetische Energie: Ekin= 1/2mv2 7 8 9 Ein Stein fällt ohne Beachtung des Luftwiderstands aus der Höhe h zu Boden. Mit welchem Ansatz lässt sich die Auftreffgeschwindigkeit berechnen? Wie muss die Höhe bei Frage 7 verändert werden, um die doppelte Auftreffgeschwindigkeit zu erzielen? Wird ein Koffer auf gleicher Höhe getragen, spricht man im physikalischen Sinn nicht von Arbeit. Nimm dazu Stellung! Epot = Ekin Man muss sie vervierfachen! (da h prop. zu v2) Gewichtskraft und zurückgelegter Weg sind in diesem Fall senkrecht zueinander. Deshalb wird keine Arbeit verrichtet, obwohl für das Tragen eine gewisse (statische) Haltekraft nötig ist! 10 Gezeigt ist das Weg-Kraft-Diagramm für eine konstante Kraft, die entlang des Weges s wirkt. Welche Bedeutung hat der graue Flächeninhalt unter dem Graphen? F W s Der Flächeninhalt ist ein Maß für die verrichtete Arbeit W. 11 Was bedeutet die Aussage 𝑊 = ∆𝐸? Durch Arbeit an einem Körper wird seine Gesamtenergie erhöht bzw. vermindert. 12 Welche Situation könnte durch folgenden Term beschrieben werden? 1 1 𝑊 = ∆𝐸𝑘𝑖𝑛 = 𝑚𝑣12 − 𝑚𝑣02 = 2 2 z.B.: Ein Auto der Masse 1500kg beschleunigt von 10 auf 20 m/s. W ist die dazu nötige Beschleunigungsarbeit! 1 𝑚 2 1 𝑚 2 = 1500𝑘𝑔 (20 ) − 1500𝑘𝑔 (10 ) 2 𝑠 2 𝑠 13 Formuliere die „goldene Regel der Mechanik“! 14 Auf einer schiefen Ebene beträgt die Hangabtriebskraft eines Körpers nur 20% seiner Gewichtskraft. Wie weit muss man ihn für einen Höhengewinn von 50cm hinaufschieben? 15 Skizziere einen Flaschenzug, der die Kraft zum Heben eines Gegenstands halbiert (falls man von Reibung und dem Gewicht der losen Rolle absieht)! „Was man an Kraft spart, muss man an Weg zulegen!“ Goldene Regel: 𝐹𝐺 ∙ ℎ = 𝐹𝐻𝑎𝑛𝑔 ∙ 𝑠 𝑠=𝐹 𝐹𝐺 𝐻𝑎𝑛𝑔 ∙ℎ = = 5 ∙ 50𝑐𝑚 = 2,5𝑚 Decke m 16 Welche Bedeutung hat der Term 𝑃 = 𝑊 ? 𝑡 17 Gib die Bedeutung des Wirkungsgrads η einer Maschine an! Leistung ist die verrichtete Arbeit pro Zeit! Der Wirkungsgrad gibt das Verhältnis von nutzbarer Arbeit(Leistung) zur aufgewandten Arbeit (Leistung) an.
