Energie

Energie
Führen wir einem Körper (oder einer Ansammlung von Körpern=ein sogenanntes System) eine Arbeit W
reibungsfrei zu, so steigt seine (ihre) Energie um genau denselben Wert E.
Diese Energieänderung kann nun kinetischer (und) oder potenzieller Natur sein.
(siehe http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/arbeit-energie-und-leistung/die-physikalische-arbeit
Die Balken für die Gesamtenergie des Systems werden bei positiver Arbeitszufuhr höher, bei negativer
Arbeitszufuhr niedriger.)
A) KINETISCHE ENERGIE
Die kinetische Energie ist dabei der Ausdruck
mv2
EK 
2
Sind mehrere Massen in einer Ansammlung betroffen, so muss man alle kinetischen Energien
zusammenzählen
B) POTENZIELLE ENERGIE
Für die potenzielle Energie gilt
1.) In der (frei wählbaren) Ausgangslage ist der Betrag der potenziellen Energie EP=0 Joule.
2.) In der Lage A ist dann die potenzielle Energie folgend definiert:
EP(A) entspricht der ARBEIT, die man VON AUßEN verrichten muss, um eine Anordnung in die Lage
A zu bringen (und zwar reibungsfrei)!
Dabei ist es egal, auf welchem Weg der Transport erfolgt! Entscheidend ist nur der Start-(EP=0) und der
Zielpunkt EP(A)!
Daher folgen für einige häufige Formen potenzieller Energie beispielsweise:
a) Federkräfte und andere lineare Systeme
Ist eine Feder um x gespannt, zieht sie dabei um F zurück und definiert man den Energienullpunkt im
kräftefreien Zustand, dann gilt
EP 
Fx
2
b) Gravitationsfelder
Eine Masse m mit dem Gewicht mg (=Feldkraft) mit der Höhe h über dem Nullniveau
EP  mgh
C) ENERGIEERHALTUNGSPRINZIP
Wird einer Ansammlung von Körpern weder Energie entzogen noch zugeführt, dann bleibt die Summe
aus kinetischer und potenzieller Energie unverändert!
Wird jedoch ein Arbeitsbetrag W zu- oder abgeführt, so steigt (sinkt) die Energie genau um diesen
Betrag ΔE! (z.B. Reibung)
Eine tolle Animation findest Du unter
https://phet.colorado.edu/de/simulation/legacy/energy-skate-park
Man kann damit Bahnen bauen, und die Auswirkungen von Reibung und Reibungsfreiheit auf die
Gesamtenergie studieren.
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