Kraft und Energie: Unterschied zwischen den Versionen
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Ein klassisches Beispiel für eine Kreisbewegung: Die Erde dreht sich um die Sonne, wobei die Zentripetalkraft immer senkrecht auf der Bewegungsrichtung ist. Es wird also keine Energie übertragen, sondern lediglich die Bewegungsrichtung verändert. | Ein klassisches Beispiel für eine Kreisbewegung: Die Erde dreht sich um die Sonne, wobei die Zentripetalkraft immer senkrecht auf der Bewegungsrichtung ist. Es wird also keine Energie übertragen, sondern lediglich die Bewegungsrichtung verändert. | ||
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Bild:Mechanik_sF_Diagramm.jpg|Bei einer konstanten Kraft in Richtung des Weges entspricht die Energiezunahme <math>\Delta E = F \cdot s </math> der rechteckigen Fläche unter dem Graphen. | Bild:Mechanik_sF_Diagramm.jpg|Bei einer konstanten Kraft in Richtung des Weges entspricht die Energiezunahme <math>\Delta E = F \cdot s </math> der rechteckigen Fläche unter dem Graphen. | ||
Aktuelle Version vom 26. Mai 2017, 11:02 Uhr
(Klassische Mechanik > Energieerhaltung)
Inhaltsverzeichnis
[Verbergen]Energieübertragung mit Kräften
Wirkt eine Kraft parallel längs eines Weges, so wird Energie übertragen. Ist die Kraft senkrecht auf dem Weg, so nicht, es wird lediglich die Richtung geändert (Kreisbewegung). Ist sie schräg, wirkt nur die parallele Komponente. Wirkt eine Kraft ohne Bewegung, so wird keine Energie übertragen. (Halten von schweren Gegenständen und menschliche Muskeln?!)
Das Männchen übt eine Kraft F in Richtung des Weges s auf den Wagen aus. Dabei wird die Energie E=Fs
In diesem Fall übt das Männchen eine Kraft aus, die der Bewegungsrichtung des Wagens entgegengesetzt ist. Dabei rutscht es über den Boden. Der Wagen verliert bei diesem Vorgang seine kinetische Energie E=Fs
Das Männchen zieht den Schlitten mit konstanter Geschwindigkeit. Wegen der Reibung ist dazu eine Kraft nötig!
Die Kraft in Richtung der Bewegung überträgt also die Energie in die Bewegung des Schlittens und die gleichgroße Reibungskraft sorgt dafür, dass die Energie E=Fs
Hier übt das Männchen eine Kraft (F) auf den Drachen aus. Da diese jedoch schräg zur Bewegungsrichtung des Drachens gerichtet ist, wirkt von dieser Kraft effektiv nur die parallel gerichtetete Kraft F||
Dieses Beispiel ähnelt dem Beispiel mit dem Drachen, denn auch hier übt das Männchen eine schräg gerichtete Kraft aus. Wir müssen also auch hier wieder die parallel zur Bewegungsrichtung des Schlittens gerichtete Kraft F||
Ein klassisches Beispiel für eine Kreisbewegung: Die Erde dreht sich um die Sonne, wobei die Zentripetalkraft immer senkrecht auf der Bewegungsrichtung ist. Es wird also keine Energie übertragen, sondern lediglich die Bewegungsrichtung verändert.
Energiemengen im Kraft-Weg-Diagramm
Bei einer konstanten Kraft in Richtung des Weges entspricht die Energiezunahme ΔE=F⋅s
der rechteckigen Fläche unter dem Graphen.
Wirkt die Kraft gegen die Bewegungsrichtung, so wird die Fläche negativ gewertet. Die Enegiemenge sinkt um ΔE
.
Dehnt man eine Feder, so nimmt die Kraft proportional zum Weg zu. Die hineingesteckte Energiemenge entspricht einer Dreiecksfläche.
Auch bei einer veränderlichen Kraft berechnet man die übertragene Energiemenge als Fläche unter dem Graphen.
Bei dieser Federschwingung bekommt das Pendel am Anfang Energie,...
...um sie nach dem Durchgang durch die Ruhelage wieder abzugeben.
Formeln für Energieformen
Lageenergie, Bewegungsenergie, Spannenergie
E=mgh E=1/2mv^2 E=1/2Ds^2
Energiebilanzen
- Es gilt, wie überall die Energieerhaltung
- Energiebilanzen Achterbahn, Pendel, etc
