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Transkript Arbeit und Energie

Hallo! Ich bin euer Physik Siggi und ich werde euch heute erklären, was Arbeit physikalisch bedeutet und welche Energie darin enthalten ist. Es geht heute also um den Begriff der verrichteten Arbeit, die Energien, die damit verbunden sind, an welchen Stellen wir dies im täglichen Leben erfahren. Außerdem werde ich euch erklären, was der Energieerhaltungssatz ist und letztendlich alle Formeln dazu aufschreiben. Dazu benötigt ihr lediglich ein Vorwissen von der Fallbeschleunigung und der Kraft. Euch ist bestimmt schon die Definition von Kraft bekannt. Man benötigt Kraft, um eine bestimmte Masse "m" zu beschleunigen. Wendet man nun über eine bestimmte Strecke diese Kraft an, so verrichtet man Arbeit. Dies ist schon die Definition von Arbeit. Diese Arbeit verrichten wir, wenn wir z.B. einen Rucksack tragen, einen Einkaufswagen schieben oder Fahrrad fahren. Verrichten wir an einem Körper Arbeit, so nimmt dieser Energie auf. Die Arbeit ist demnach auch die Änderung der Energie des Körpers. Diese Energie kann der Körper wiederum nutzen, um neue Arbeit zu verrichten. Energie kann also beschrieben werden, als eine Charaktereigenschaft eines Körpers, die es ermöglicht, Arbeit zu leisten. Dies möchte ich euch an einem Beispiel im täglichen Leben veranschaulichen. Die Sonne versorgt unsere Erde ständig mit Energie in Form von Lichtenergie. Diese Energie nimmt ein kleiner Apfelbaum auf und nutzt sie zum Wachsen. Schließendlich kann dieser große Apfelbaum Früchte tragen. Diesen Apfel wiederum können wir essen. Und damit nutzen wir die Energie des Apfels für uns, um unsere Muskeln zu bewegen. Mit dieser Muskelkraft können wir nun einen Stein hochheben. Damit gewinnt der Stein an Energie, diese nennen wir potentielle Energie. Potential bedeutet im lateinischen: die Möglichkeit. Der Stein hat nun die Möglichkeit nach unten zu fallen, falls wir ihn loslassen. Die Größe der potentiellen Energie wird beschrieben aus der Masse des Steins, die Fallbeschleunigung × die Höhe, die er hat. Je höher der Stein ist, desto größer ist auch seine potentielle Energie, da er viel mehr Weg zurücklegen kann. Lassen wir nun den Stein fallen, so verringert sich seine potentielle Energie, da der Weg nach unten kleiner wird - die Höhe wird kleiner. Allerdings gewinnt er an einer anderen Energie, nämlich an Bewegungsenergie. Diese nennen wir kinetische Energie. Ihr wisst aus der Fallbeschleunigung, dass der Stein nach unten hin immer schneller wird. Kurz vor dem Boden ist seine Geschwindigkeit maximal. Allerdings hat er da auch keine Höhe mehr zum Boden, das heißt, seine potenzielle Energie ist gleich 0 geworden. Beim Aufprall wandelt sich die kinetische Energie wiederum in eine andere Energie um, diesmal vielleicht in Wärme, weil der Boden sich erwärmt oder in Verformungsenergie, weil der Stein zersplittert. Ihr seht also, dass in dem ganzen Prozess die gesamte Energie immer erhalten blieb, nur in verschiedene Formen umgewandelt wurde. Dies ist im Wesentlichen der Energieerhaltungssatz. Wir betrachten nun diese Energieerhaltung in einem abgeschlossenen mechanischen System. Dort sind 3 Energien vorhanden: die potentielle kennen wir schon, die kinetische Energie und die Rotationsenergie. Die kinetische Energie ist die Bewegungsenergie in gerader Richtung und die Rotationsenergie ist die Bewegungsenergie, wenn sich etwas dreht. Die Summe der Energien bleibt demnach immer gleich, hier als E-Gesamt dargestellt. Veranschaulichen wir dies an einem Pendel. Ist das Pendel ausgelenkt, hat es eine potentielle Energie, es bewegt sich nicht, das heißt, die kinetische Energie ist gleich 0. Später fällt das Pendel herunter, und die potentielle Energie wird geringer, jedoch die kinetische Energie größer. Am tiefsten Punkt ist die potentielle Energie gleich 0 und die kinetische Energiel maximal. Ist das Pendel wieder oben angekommen, ist die potentielle Energie wieder maximal und das Pendel steht für einen kurzen Moment, demnach ist die kinetische Energie gleich 0. Man kann nun das Verhalten dieser beiden Energien graphisch darstellen. Nach rechts tragen wir die Zeit auf, nach oben die Energie. Zeitlich geht es bei 0 los, nach einer halben Schwingung und nach der gesamten Schwingung. Die potentielle Energie ist zunächst maximal, bei der halben Schwingung bei 0 und wird dann wieder maximal. Die kinetische Energie verhält sich genau anders herum. Zur Wiederholung: Die Kraft ist die Masse mal Beschleunigung und ihre Einheit ist Newton. Die Arbeit ist die Kraft mal Weg, die Einheit ist Newton mal Meter oder auch Joule, abgekürzt. Die Energie hat die gleiche Einheit: Newton mal Meter, die potentielle wird als Masse mal Fallgeschwindigkeit mal Höhe dargestellt, die kinetische - das ist jetzt neu - ½mVˆ2, steigt also mit der Masse und der Geschwindigkeit. Ich hoffe, ihr könnt nun im täglichen Leben sehen, wie sich ständig die eine Form der Energie in eine andere umwandelt. Vielen Dank für die Aufmerksamkeit.

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9 Kommentare
  1. Default

    LOLOLOLOLOL

    Von Daniela Oru, vor 7 Monaten
  2. Default

    habs kapiert :D

    Von Bitzi, vor mehr als 2 Jahren
  3. Default

    haha lol

    Von Bitzi, vor mehr als 2 Jahren
  4. Default

    richtig super erklärt
    danke :D

    Von Christian Nocker, vor etwa 3 Jahren
  5. Img 1151

    hallo :)) ich habe eine frage und zwar : wenn an wolkenlosen sommertagen die sonne zehn stunden lang scheint , dann ist insgesamt eine energie von 18MJ pro Quadrat meter eingestrahlt worden. um wie viel erhöht sich dadurch die temperatur im schwimmbecken ( Wassertiefe 2,5m) und im Planschbecken ( wassertiefe 0,8 m)?

    Von Cerenalsulu, vor etwa 3 Jahren
  1. Default

    Das video ist echt super, danke!

    Von Mausbae101, vor fast 4 Jahren
  2. Default

    danke
    :)

    Von Vogelnest, vor fast 4 Jahren
  3. Default

    ich habs endlich kapiert!!!

    Von Tara13, vor fast 4 Jahren
  4. Dsc 5481

    supi !!!

    Von Lilian B., vor etwa 4 Jahren
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