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Energieerhaltung und Energieerhaltungssatz

Geschrieben von: Dennis Rudolph
Donnerstag, 28. Dezember 2017 um 20:28 Uhr

Mit der Energieerhaltung bzw. dem Energieerhaltungssatz befassen wir uns in diesem Artikel. Kurze Zusammenfassung:

  • Zunächst gibt es eine Erklärung, was man unter Energieerhaltung und Energieerhaltungssatz versteht.
  • Beispiele mit Zahlen verdeutlichen den Einsatz der Formeln.
  • Aufgaben / Übungen stehen ebenfalls für euch bereit um selbst zu trainieren.
  • Ein Video zum Thema sollte ebenfalls helfen.
  • Am Ende des Artikels gibt es einen Frage- und Antwortbereich mit typischen Fragen zu diesem Thema.

Wir sehen uns gleich die Energieerhaltung und den Energieerhaltungssatz an. Wer beim Verständnis Probleme hat, dem fehlen vielleicht ein paar Vorkenntnisse. In diesem Fall bitte einen Blick in die Artikel Kräfte addieren / zerlegen und Feder-Schwere-Pendel werfen. Dort werden Inhalte erklärt, die auch zu diesem Thema hier passen und euch vermutlich helfen.

Erklärung Energieerhaltung / Energieerhaltungssatz

Zunächst sollten wir kurz eine Frage klären: Was ist Energie?

Hinweis:

Unter der Energie versteht man die Fähigkeit eines Körpers oder Systems, Arbeit zu verrichten. Die Menge an Energie wird meistens in Joule, Newtonmeter oder Wattsekunde angegeben: 1 J = 1 Nm = 1 Ws

Energie kann in den verschiedensten Formen auftreten. Dies sind zum Beispiel:

  • Potentielle Energie
  • Kinetische Energie
  • Elektrische Energie
  • Magnetische Energie
  • Rotationsenergie
  • und einige weitere

Die Energieerhaltung bzw. der Energieerhaltungssatz besagen nun folgendes:

Hinweis:
  • Energie kann weder erzeugt noch vernichtet werden.
  • Energie kann nur von einer Form in eine andere Form umgewandelt werden.
  • In einem abgeschlossenen System ist Summe aller Energien stets konstant.

Hier wurde gerade von einem abgeschlossenen System gesprochen. Darunter versteht man ein System, in welches Energie und Stoffe von außen nicht eindringen können und Energie und Stoffe dieses auch nicht verlassen können. Die Formel / Gleichung sieht wie folgt aus:

Energieerhaltung + Energieeerhaltungssatz Erklärung

Das mag jetzt sehr verwirrend klingen. Daher sehen wir uns im nächsten Abschnitt einmal ein Beispiel dazu an.

Beispiele Energieerhaltung / Energieerhaltungssatz

Die Energieerhaltung spielt in verschiedenen Gebieten eine Rolle. Um diesen Artikel nicht ewig lange werden zu lassen, sehen wir uns hier einmal ein Beispiel dazu an. Wir werfen einen Blick auf den Energieerhaltungssatz der Mechanik.

Beispiel 1:

Mit Hilfe der Energieerhaltung bzw. dem Energieerhaltungssatz soll ein Beispiel in der Mechanik gerechnet werden. Dazu nehmen wir einen Stein, der ein Gewicht von 3 Kilogramm aufweist. Dieser fällt aus einer Höhe von 8,1 Meter auf den Boden. Mit welcher Geschwindigkeit schlägt dieser auf?

Lösung: Wir berechnen zunächst die Lageenergie mit 238,38 J. Diese gesamte potentielle Energie wird nun in kinetische Energie umgewandelt. Wir können also die Geschwindigkeit v berechnen zu v = 12,606 m/s.

Energieerhaltung + Energieerhaltungssatz Beispiel 1

Aufgaben / Übungen Energieerhaltung

Aufgabe 1: In diesem Abschnitt findet Ihr Rechenaufgaben und Fragen zur Energieerhaltung und Energieerhaltungsgesetz. Wer eine Frage oder Aufgabe nicht mag, der kann diese mit dem Button "Überspringen" übergehen. Zur ersten Frage: In welcher Einheit wird die Menge an Energie angegeben?

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Video Energieerhaltung bzw. Energieerhaltungssatz

Energieerhaltung Video

Dieses Video zeigt eine Anwendung der Energieerhaltung oder besser gesagt des Energieerhaltungssatzes. Die Energie in einem geschlossenen Systems bleibt dabei konstant. Gezeigt wird ein Federpendel. An diesem wird die Lageenergie bzw. potentielle Energie gezeigt und wie man diese berechnet (Gleichung). Im Anschluss geht es um die Bewegungsenergie, sprich die kinetische Energie. Bleibt noch die Energie der Feder, die Spannenergie. Im Anschluss geht es um die Aufstellung der Gleichungen und das Hooksche Gesetz. Dieses Video habe ich auf Youtube.com gefunden.


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Energieerhaltung / Energieerhaltungssatz: Fragen

In diesem Abschnitt sehen wir uns typische Fragen mit Antworten zur Energieerhaltung und Energieerhaltungssatz an.

F: Wie lerne ich das Thema Energieerhaltung / Energieerhaltungssatz am besten?

A: Lest diesen Artikel gründlich durch. Vollzieht die Zusammenhänge nach und rechnet das Beispiel noch einmal selbst nach. Im Anschluss könnt ihr noch unsere Übungsaufgaben zum Thema machen.


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