Kraft und Energie

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?!)

Datei:180px-Mechanik EFs Beschleunigen.htm

Das Männchen übt eine Kraft F auf den Wagen aus. Es verrichtet eine bestimmte Arbeit(F*s) um dem Wagen eine bestimmte Menge Energie zuzuführen. Dabei wird Energie vom Männchen auf den Wagen übertragen. Das kann man daran sehen, dass der Wagen schneller wird. Der Wagen erhält kinetische Energie (Bewegungsenergie).

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 und diese wird durch die Reibung des Männchens mit dem Untergrund in Wärmeenergeie umgewandelt (auf Entropie umgeladen).

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 II) auf den Drachen. Es wird also nur Energie in der Höhe von F II*s übertragen.

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 II betrachten um herauszufinden, wieviel Energie übertragen wird.

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 Weg-Kraft-Diagramm

s-F-Diagramm Fläche ist Energiemenge. Bei konstanter Kraft: E=Fs

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

Alt

• Energieerhaltung und Energiebilanzen

• Energieübertragung mit Kräften

Wirkt eine Kraft parallel längs eines Weges, so wird Energie übertragen. Ist die Kraft senkrecht auf dem Weg, so nicht. 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?!)

• s-F-Diagramm Fläche ist Energiemenge. Bei konstanter Kraft: E=Fs
• Lageenergie, Bewegungsenergie, Spannenergie

E=mgh E=1/2mv^2 E=1/2Ds^2

• Es gilt, wie überall die Energieerhaltung
• Energiebilanzen Achterbahn, Pendel, etc