Aufgaben zur Energieübertragung mit einer Kraft (Mittelstufe)

(Newtonsche Mechanik > Energie)

Zange

Bei einer Kneifzange ist die Schneide ca. 1,5 cm vom Gelenk entfernt und der Griff ca. 9cm. Um einen Draht durchzuschneiden ist am Griff eine Kraft von 75 Newton nötig.

• Mit welcher Kraft drückt die Schneide auf den Draht?
• Was für einen Vorteil bietet es den Draht möglichst weit in die Schneide hineinzuschieben und den Griff möglichst weit Außen zu Fassen?

Nach Oben

Schauinsland von Freiburg

Um auf den Schauinsland zu kommen, muss man ca. 1000 Höhenmeter überwinden. Wieviel Energie ist wohl dazu nötig?

• Bestimme zunächst die Energie, die man braucht, um eine 5kg-Gewicht auf einen 1,5m hohen Tisch zu heben.

Es ist tatsächlich für die Betrachtung egal, ob man einen steilen Pfad nach oben klettert oder auf der gut ausgebauten Straße läuft.

• Wie kann man das mit Hilfe der wirkenden Kräfte und dem zurückgelegten Weg erklären?
• Bestimme nun die Energiemenge, die du benötigst, um auf den Schauinsland zu kommen.

Laufen

Beim Laufen ist auch deswegen Energie nötig, weil man sich bei jedem Schritt leicht anhebt. Laufe an der Tafel mit einer Kreide entlang und entnehme der daraus entstandenen Linie, um welche Höhe du dich bei jedem Schritt anhebst. Wieviel Energie ist dafür bei jedem Schritt nötig? Wie weit kannst du nach dieser Rechnung mit der Energie einer Tafel Schokolade von ca. 2000 KiloJoule laufen? Der Körper kann allerdings nur ca. 1/3 der Energie auch auf die Bewegung umladen!

Étienne-Jules Marey: Gehender Mann ein Gewicht tragend, 1885

Laufen (2), 1883

Fahrrad fahren

Wenn Amanda in den kleinsten Gang schaltet, so fährt sie bei einer Kurbelumdrehung zwei Meter. Sie tritt mit einer Kraft von 50N auf das Pedal. Bei einer Kurbelumdrehung legt das Pedal einen Meter Wegstrecke zurück.

a) Wieviel Energie braucht Amanda, um 100 Meter zu fahren?

b) Mit welcher Kraft wird das Fahrrad geschoben?

Schaltet sie in den größten Gang kommt sie bei einer Kurbelumdrehung 5 Meter weit.

c) Mit welcher Kraft muss sie auf das Pedal drücken?

Lösungen

Kann man auf dieser Seite finden.