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Physik Mechanik |
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Naturwissenschaften Weitere Informationen |
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| Energie- und Impulserhaltungssatz |
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| Arbeit und Energie |
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Energie ist gespeicherte Arbeit Energie ist die Fähigkeit eines Körpers, an sich oder an anderen Körpern Arbeit (d.h. unter Kraftaufwand Weg zurückzulegen) zu verrichten.
Wenn wir die Saite eines Pfeilbogens unter Kraftaufwand spannen, so verrichten wir an der Saite Arbeit. Für diese Arbeit benötigen wir Energie. Die von uns gespannte Feder besitzt nun selbst Energie. Wie wir diese Energie nun nutzen, ist uns überlassen. Wenn wir mit dem Bogen einen Pfeil abschiessen, nutzen wir die zuvor gespeicherte Energie zum Beschleunigen des Pfeils.
Arbeitsprozesse benötigen Energie, welche zuvor produziert und gespeichert werden musste.
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Damit ein Körper arbeiten kann, müssen wir ihm Energie zuführen. |
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Wenn wir arbeiten, benötigen wir dazu Energie. Gleichzeitig erzeugen wir aber wieder neue Energie. Diesen Vorgang nennen wir Energieumwandlung. |
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| Energieumwandlungsprozesse |
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Die verschiedenen Energieformen lassen sich ineinander überführen. Mechanische Energieformen lassen sich in nichtmechanische Energieformen (Wärmeenergie, chemische Energie, elektr. Energie usw.) umwandeln und umgekehrt. Theoretisch geht dabei keine Energie verloren. In Wirklichkeit gibt es jedoch immer Reibungsverluste.
Energieerhaltungssatz
Die Summe der am Prozess beteiligten Energien bleibt während der Umwandlung konstant.
Wirkungsgrad einer Maschine
In Wirklichkeit treten bei allen Umwandlungen Energieverluste auf. Dem Prozess geht dabei Energie verloren. Während der Umwandlung entsteht bei den meisten Prozessen durch Reibungsarbeit unerwünschte Wärme, welche nicht mehr zum Arbeiten genutzt werden kann. Da die Wärmeenergie der Nutzung entzogen wurde (sie ist selbstverständlich immer noch irgendwo vorhanden, sprechen wir von Energieverlusten.
Wirkungsgrad (in %)= genutzte Energie (in J) : aufgewendete Energie (in J) . 100
Bei Automotoren werden lediglich etwa 20% - 30% (Wirkungsgrad = 20%), bei Kernkraftwerken etwa 35% (Wirkungsgrad = 35%) der in den Treibstoffen gespeicherten Energie für den Verbraucher genutzt. Elektromotoren haben einen höheren und daher besseren Wirkungsgrad.
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| Impuls = Kraftstoss |
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Das «physikalische Pendel»
Bei einem physikalischen Pendel können wir den Umwandlungsprozess von Höhenenergie (Lageenergie) in Bewegungsenergie (und umgekehrt) gut beobachten.
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| Welle, Wellenausbreitung, Kugelwelle, Ampitude, Brechung, Reflexion, Refraktion, Reflexionsgesetz |
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