Mechanische Energien - Energie, Physikübungen

Energieformen, Energieerhaltung, Energieumwandlung - Gesamtaufgabenbestand (lehrplanunabhängig) - 57 Aufgaben in 11 Levels

Hilfe
  • Allgemeine Hilfe zu diesem Level
    Regel der geltenden/gültigen Ziffern:
    Zur Bestimmung der geltenden Ziffern müssen alle Zahlen und Endnullen einer Größe gezählt werden (Alle Vornullen werden nicht gezählt!).
    Beispiel:
    2 geltende Ziffern   1,3    20    0,013   0,00010
     3 geltende Ziffern   123   12,0   1,03   0,100
    Suche in der Angabe jeder Aufgabe die Größe mit der kleinsten Anzahl an geltenden Ziffern und gib das Ergebnis mit dieser Anzahl an gelten Ziffern an. Runde hierfür das Endergebnis.
  • Beispiel
    Zu diesem Aufgabentyp gibt es eine passende Beispiel-Aufgabe:
  • Hilfe zum Thema
    Energiebilanz

    Bei Energieumwandlungen kann es sein, dass ein Körper vor und/oder nach der Energieumwandlung nicht nur eine Energieform besitzt. Um diese Aufgaben zu lösen, sollte zu Beginn der Rechnung eine Energiebilanz aufgestellt werden.

    Beispiel
    Die Höhenenergie eines Körpers wandelt sich nur zum Teil in kinetische Energie des Körpers um.

    \(\colorbox{#E8EFF5}{\(E_{Anfang}=E_{Ende}\)}\)

    \(\colorbox{#E8EFF5}{\(E_{H, 1}=E_{H, 2}+E_{kin, 2}\)}\)

  • Weitere Hilfethemen

Aufgabe

Aufgabe 1 von 6 in Level 11
  • Löse die Aufgaben mit Hilfe des Energieerhaltungssatzes und der Energiebilanz. Runde das Ergebnis auf die geltenden Ziffern.
  • Zwischenschritte aktiviert
    • graphik
    Ein 
    50
     
    kg
     schwerer Skateboardfahrer startet aus der Position 1 bei 
    h
    1
    =
    5,0
     
    m
    . Berechne mit Hilfe des Energieerhaltungssatzes seine Geschwindigkeit in der Position 3 
    h
    3
    =
    2,5
     
    m
    . 
    Die Geschwindigkeit des Skateboardfahrers in Position 3 beträgt 
     ▉ 
     
    m
    s
    .
    Schritt 1 von 3
    Wähle die richtige Energiebilanz aus:
     
    E
    H,1
    =
    E
    H,3
    +
    E
    Kin,3
     
    E
    H,2
    =
    E
    H,3
    +
    E
    Kin,3
     
    E
    H,1
    =
    E
    H,2
    +
    E
    Kin,3
     
    E
    H,1
    +
    E
    Kin,2
    =
    E
    H,2
    +
    E
    Kin,3
Beispiel
Beispiel-Aufgabe
Hilfe
Hilfe
Notizfeld
Notizfeld
Tastatur
Tastatur für Sonderzeichen
Kein Textfeld ausgewählt! Bitte in das Textfeld klicken, in das die Zeichen eingegeben werden sollen.
Lösung
  • Achtung
    Du hast noch keinen eigenen Lösungsversuch gestartet. Sobald du auf »Lösung anzeigen« klickst, gilt der Zwischenschritt als nicht gelöst und die Bewertung deiner Leistung für diese Aufgabe verschlechtert sich. Tipp: Schau dir vor dem Anzeigen der Lösung die Beispiel-Aufgabe zu diesem Aufgabentyp an.
Stoff zum Thema
Energieformen

Mechanische Energie

  • kinetische Energie (Bewegungsenergie): Ein Körper bewegt sich mit einer Geschwindigkeit \(v\).
  • Höhenenergie: Ein Körper befindet sich in der Höhe \(h\) über dem Bezugsniveau.
  • Spannenergie: Ein Körper ist gespannt oder gestaucht.

Innere Energie

  • thermische Energie: Ein Körper besitzt innere kinetische Energie aufgrund seiner Temperatur.
  • Bindungsenergie:
    Wärmelehre: Die Bindungsenergie wird benötigt um einen Aggregatszustandswechsel zu ermöglichen.
    Kernphysik: Die Bindungsenergie wird beim Zusammenbau eines Kerns aus seinen Einzelbausteinen frei.

Elektrische Energie
aIn elektrischen Stromkreisen strömt elektrische Energie von der Elektrizitätsquelle zu den elektrischen Geräten und Bauteilen.

Strahlungsenergie
Die Sonne sendet Strahlungsenergie aus.

Die Energieformen können umgewandelt und auf andere Körper übertragen werden.
Beispiel 1
Ordne die passende Energieumwandlung zu.
graphik
Beispiel 2
Kreuze die vorhandene(n) Energieform(en) des Pendels an.
Position 1
graphik
Energieform
Kreuz
Höhenenergie
▇
Kinetische Energie
▇
Ein Körper besitzt Höhenenergie \(E_H\), wenn er sich in der Höhe \(h\) über dem Bezugsniveau befindet.
\(\colorbox{#E8EFF5}{\(E_H=m\cdot g\cdot h\)}\)
Basiseinheit: Joule \(\mathrm J\)
Beispiel
Die Höhenenergie eines Apfels, der an einem 
1,7
 
m
 hohen Ast hängt beträgt 
3,3
 
J
. Berechne die Masse des Apfels.
Ein Körper der Masse \(m\) besitzt kinetische Energie bzw. Bewegungsenergie \(E_{kin}\), wenn er sich mit der Geschwindigkeit \(v\) bewegt.
\(\colorbox{#E8EFF5}{\(E_{kin}=\dfrac 12\cdot m\cdot v^2\)}\)
Basiseinheit: Joule \(\mathrm{J}\)
Beispiel
Eine Rakete der Masse 
3000
 
t
 besitzt bei ihrem Start eine kinetische Energie von 
6000
 
MJ
. Berechne ihre Geschwindigkeit.
Energieerhaltungssatz

In einem abgeschlossenen System kann Energie von einer Form in eine andere umgewandelt oder von einem Teil des Systems auf einen anderen übertragen werden. Die Summe aller Energien (= Gesamtenergie) in diesem System bleibt konstant.
\(\colorbox{#E8EFF5}{\(E_{Ges, vorher}=E_{Ges, nachher}\)}\)

Beispiel
Ein Koffer der Masse 
m
=
20
 
kg
 fällt aus der Höhe 
h
=
100
 
m
 aus einem Flugzeug. Stelle den Energieerhaltungssatz auf und berechne die Auftreffgeschwindigkeit. (Die Reibung kann bei der Aufgabe vernachlässigt werden.)
Energiebilanz

Bei Energieumwandlungen kann es sein, dass ein Körper vor und/oder nach der Energieumwandlung nicht nur eine Energieform besitzt. Um diese Aufgaben zu lösen, sollte zu Beginn der Rechnung eine Energiebilanz aufgestellt werden.

Beispiel
Die Höhenenergie eines Körpers wandelt sich nur zum Teil in kinetische Energie des Körpers um.

\(\colorbox{#E8EFF5}{\(E_{Anfang}=E_{Ende}\)}\)

\(\colorbox{#E8EFF5}{\(E_{H, 1}=E_{H, 2}+E_{kin, 2}\)}\)

Beispiel
graphik
Ein 
45
 
kg
 schwerer Skateboardfahrer startet aus der Position 1 bei 
h
=
6,0
 
m
. Berechne mit Hilfe des Energieerhaltungssatzes seine Geschwindigkeit in der Position 3 (
h
=
3,0
 
m
).