Aufgabe 30 - bei heidingers.de

Protokoll zum Physik-Unterricht vom 3.4.2006
11 LK1
Paul-von-Denis-Gymnasium
Schifferstadt
Schifferstadt, den 7.4.06
Leitung der Stunde: Herr Heidinger
Anwesende:
11 gk ph
Fehlende:
-------------Protokollant:
Katharina Catoir
Raum PS2
Thema der Stunden: Die Energie
Gliederung:
1. Besprechung der Hausaufgaben
2. Unterrichtsmaterial zur Energie
Zu 1:
Aufgabe 30
Ein Körper( m= 25 kg) wird eine 5,0 m lange schiefe Ebene (Steigungswinkel 30°)
hinaufgezogen.
a) Wie groß ist die Hubarbeit
b) Wie groß müsste eine horizontal angreifende Zugkraft sein, wenn von der Reibung
abgesehen werden kann?
Gegeben: m= 25 kg , s= 5m , φ= 30°
Gesucht: W , Fz
Lösung:
s
h/ s= sin φ
h = s* sin φ
W= m*g*h
W= m*g*s*sin φ
Werte einsetzen
W= 25 kg* 9,81 N/kg*5m*sin 30°
~ 613 Nm
h
9,805
612,8
9,815
613,4
Rundungsgenauigkeit
~ 613
Ergebnisgenauigkeit
Bemerkung:
Das Ergebnis einer gerundeten Rechnung darf höchstens so viele signifikante Stellen
erhalten wie der ungenauste Einsetzwert.
FZ
FH
FG
FZ
FZ/FG = sin φ
FZ= FG* sin φ
FZ = m*g*sin φ
= 25kg*9,81*N/kg*sin 30°
~ 123 N
Aufgabe 32
Anmerkung: Die Energie ist die in das System hineingesteckte Arbeit.
Die potentielle Energie entspricht der Hubarbeit.
Wpot = m*g*h
Der Boden eines quaderförmigen Pumpspeichersees( l=60m, b=35m, Wassertiefe t=6,4)
liegt 72m über dem Kraftwerk. Berechnen Sie die im Wasser enthaltene potentielle Energie!
Gegeben: m= V* φ
Dichte ; φ= 1000kg/m^3
h= 72 m
Gesucht: Wpot
Lösung: Wpot =m*g*h
=V*b*t* φ*h
=60m*35m*6,4m*1000 kg/m^3=9,81 N/kg*72m
~9,49*10^9 J
zu 2:
5.3 Die Energie
a) Anfangs- und Endzustand
m2
h
m1
Boden
Zustand 1:
Am Körper wurde bisher keine Arbeit verrichtet. Der Körper besitzt keine Energie.
Zustand 2:
Am Körper wurde Hubarbeit verrichtet. Der Körper besitzt Energie. D.h er kann wieder
Arbeit verrichten.
b)Definition
Energie ist die Arbeitsfähigkeit des Körpers. Die Energieänderung
Körper verrichteten Arbeit.
E= W
Zunahme d.
Energie
hineingesteckte Arbeit
Energieabgabe ist negative Arbeit.
Energieaufnahme ist positive Arbeit.
c)Einheit der Energie
Wegen W=
E= E2-E1 gilt:
[W]= [E]= 1Nm= 1J
d)Nullpunkt der Energie
Decke
E Decke > 0
E Tisch=0
E Boden < 0
E entspricht der am
Der Nullpunkt der Energie hängt vom Standort des Beobachters ab, lässt sich frei festlegen.
e) negative Energie
-
Entsteht in einem Zustand „unterhalb“ des Nullpunkts,
Wenn der Körper vom Nullpunkt aus weiterhin Arbeit verrichtet (Energie abgibt)
f) Energieformen
1. zur Hubarbeit: potentielle Energie: Epot=m*g*h
2. zur Beschleunigungsarbeit: kinetische Energie
3. zur Spannarbeit: E kin= 1/2 m*v^2
E pot= ½ D*s^2
g) Energieformen außerhalb der Mechanik
1. Energie der Masse: E=m*c^2
2. Elektrische Energie: E el= U*I*Z
3. Wärmeenergie: E w= c*m*T