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