Vorschau - Netzwerk Lernen
Werbung
Der Energieerhaltungssatz (1) Energieerhaltungssatz / Wirkungsgrad Das Fadenpendel bringen, würde Würde man das Fadenpendel einmal auf Position es unter Vernachlässigung der ______________________ und des ______________________ unendlich lang zwischen Position _____ und Position _____ schwingen. Die potenzielle Energie (Lageenergie) in Position ist genauso groß wie an Position _____. An Position hat sich die gesamte ____________________________ in kinetische Energie (Bewegungsenergie) umgewandelt. U A Energieerhaltungssatz In einem geschlossenen System geht keine ____________________ verloren. H C Energieformen beim Skaten in der Halfpipe S R Der Skater besitzt nur potenzielle Energie. O V Ein Teil der Lageenergie ist in ________________________________ umgewandelt worden. ⇒ Der Skater wurde __________________________. Die gesamte ______________________ _________________ wurde in kinetische Energie umgewandelt. Der Skater hat jetzt die ______________________ Geschwindigkeit. Nun wird durch Energieumwandlung dem Skater wieder ________________________________ zugeführt. Die kinetische Energie in ihm verringert sich allmählich. Nun besitzt der Skater wieder nur noch potenzielle Energie (Lageenergie), denn er hat ja keine ________________________________ mehr. Nabil Gad: Energieerhaltungssatz und Wirkungsgrad © Persen Verlag zur Vollversion 1 Der Energieerhaltungssatz (2) Energieerhaltungssatz / Wirkungsgrad Aufgabe 1 Ein Pkw mit einer Masse von 1 300 kg fährt bei einem Crashtest mit 50 km/h gegen eine Wand. a) Berechne die kinetische Energie (Bewegungsenergie) des Fahrzeuges vor dem Aufprall. b) Wie groß ist die kinetische Energie nach dem Aufprall? c) Was ist mit der kinetischen Energie passiert? Aufgabe 2 U A H C Ein Akrobat mit einer Masse von 85 kg springt aus einer Höhe von 2,50 m auf ein Schleuderbrett und schleudert seinen Partner in die Höhe. S R a) Nenne alle Energieformen, die bei diesem Vorgang auftreten. O V b) Wie hoch wird sein Partner höchstens geschleudert, wenn dieser die gleiche Masse besitzt? Begründe. c) Berechne die maximal erreichbare Höhe des hochgeschleuderten Partners, der eine Masse von 55 kg hat. Nabil Gad: Energieerhaltungssatz und Wirkungsgrad © Persen Verlag zur Vollversion 2 6m S R Nabil Gad: Energieerhaltungssatz und Wirkungsgrad © Persen Verlag 1J=1N·m=1 kg · m2 = 1 Ws s2 zur Vollversion Nabil Gad: Grundwissen Energie Nabil Gad: Energieerhaltungssatz und Wirkungsgrad ©© Persen Verlag Persen Verlag Diese wird für den Antrieb des Uhrwerks und des Kuckucks benötigt. Glühlampe Bohrmaschine Energiewandler Ottomotor Energiesparlampe 1 216 MJ Chemische Energie 29 kJ Elektrische Energie 216 kJ Elektrische Energie Elektrische Energie 1800 kJ Zugeführte Energie Vervollständige die Tabelle. Aufgabe 2 194,4 kJ Thermische Energie 21,75 kJ Thermische Energie 912 MJ 21,6 kJ Strahlungsenergie 7,25 kJ Kinetische Energie 304 MJ 869 MJ Chemische Energie 304 MJ Kinetische Energie 565 MJ Thermische Energie Thermische Energie Strahlungsenergie 35% 25 % 25% 10% 80 % Nabil Gad: Grundwissen Energie Nabil Gad: Energieerhaltungssatz und Wirkungsgrad ©© Persen Verlag Persen Verlag Strahlungsenergie umgewandelt wird. der elektrischen Energie bedeutend mehr in thermische Energie als in Der Wirkungsgrad von Glühlampen ist so gering, dass bei der Umwandlung Wirkungsgrad ɳ (Eta) Angenommen, es gibt Außerirdische, die nichts über unsere Welt wüssten. Ein Außerirdischer besucht die Erde und betritt ein Lampenfachgeschäft. Er sagt zum Verkäufer: „Ich hätte gern auch 10 von diesen an der Decke hängenden Heizungen.“ Erkläre, wie der Außerirdische auf diese komische Idee kommt. Aufgabe 3 Dieselmotor Thermische Energie Kinetische Energie 1440 kJ 360 kJ Entwertete Energie Nutzbare Energie Energie in die gewünschte/nutzbare Energieform umgewandelt wird. Wirkungsgrad gibt dabei an, wie viel Prozent der zugeführten eingeführt. Der _______________________________ Energiewandler (z. B. Maschine) arbeitet, hat man als Kennzahl den Wirkungsgrad gut ein ___________________________________ Energie umgewandelt. Man spricht von Energieentwertung. Um auf einen Blick zu sehen, wie _____________ thermische umzuwandeln. Ein Teil der elektrischen Energie wird jedoch auch unerwünscht in __________________ kinetische Energie Elektromotoren wurden erfunden, um elektrische Energie in _______________________________ U A Die Kuckucksuhr benötigt in etwa die doppelte Energiemenge. d) Vergleiche dein Ergebnis aus c) mit einer heutigen batteriebetriebenen Wanduhr, die in 52 Wochen eine Energiemenge von 450 mWh (1,5 V Batterie mit 300 mA) benötigt. 3 600 Pro Woche ⇒ 450 mWh : 52 = 8,7 mWh ⇒ 8,7 · = 31,32 Ws 1 000 E = W = m · g · h = 6,4 · 9,81 · 0,95 = 59,6 J = 59,6 Ws c) Berechne die Energie, die der Kuckucksuhr zugeführt wird. Kinetische Energie Energieerhaltungssatz / Wirkungsgrad Elektromotor Eine Bohrmaschine wird durch einen ______________________ angetrieben. Aufgabe 1 Der Wirkungsgrad H C b) In welche Energieform wird die zugeführte Energie umgewandelt? Potenzielle Energie (Lageenergie) a) Welche Energieform wird der Kuckucksuhr zugeführt? hochgezogen werden. 0,95 m ______________________ von 3,2 kg und müssen jeweils einmal pro Woche von Hand auf eine Höhe von Masse Abwärtsbewegung der beiden Tannenzapfen (aus Metall). Diese haben eine Die Kuckucksuhr erhält ihre Energie von der Aufgabe 2 c) Wie schnell ist Anja, wenn sie am Baum vorbeikommt? 1 1 2 Ekin = · m · v2 = 2,08 kJ ⇒ · 53 · v2 = 2,08 ⇒ v2 = 2 080 · ⇒ v2 = 78,5 2 2 53 m ⇒ v = 78,5 ⇒ v = 8,86 ⇒ v = 31,9 km / h s Ekin = Epot = m · g · (h1 – h2) = 2,08 kJ b) Wie groß ist die kinetische Energie, wenn Anja am Baum vorbeikommt? Ekin = Epot = m · g · h1 = 3,12 kJ 2m Energieerhaltungssatz / Wirkungsgrad O V a) Berechne die kinetische Energie (Bewegungsenergie) im Tal. lässigen. Hinweis: Die Reibung darfst du in deinen Rechnungen vernach- Anja fährt mit ihrem Schlitten (m = 53 kg) von einem 6 m hohen Hang hinunter. Aufgabe 1 Der Energieerhaltungssatz (3) Lösungen 6
