Kapitel 4 - Teil 1 - Grundlagen Energie und Arbeit Flashcards
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Was ist Energie in der Physik?
Energie ist die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten, Wärme abzugeben oder etwas zu verändern.
Was ist Arbeit in der Physik?
Arbeit ist das Produkt aus einer Kraft und dem Weg, den sie entlang ihrer Wirkungslinie zurücklegt.
Formel für mechanische Arbeit:
W = F • s • sin( α )
F = Kraft in N,
s = Weg in m
α = Winkel zwischen Kraft und Weg
Einheit der Arbeit und Energie?
Joule (J);
1 J = 1 N · 1 m
Wann wird physikalisch keine Arbeit verrichtet?
Wenn sich der Körper nicht bewegt oder die Bewegung senkrecht zur Kraft erfolgt.
Warum wird das Halten einer Tasche anstrengend, obwohl keine Arbeit verrichtet wird?
Muskuläre Energie wird verbraucht, aber physikalisch wird keine Wegstrecke überwunden
→ keine Arbeit im physikalischen Sinn.
Alltagsbeispiel für Arbeit:
→ Eine Kiste auf einen Tisch heben: Du überwindest die Gewichtskraft und verrichtest Arbeit.
Was ist Energie im Alltag?
→ Alles, was Geräte betreibt, uns bewegt, heizt oder leuchtet –
Strom,
Nahrung,
Wärme,
Bewegung.
Was passiert, wenn Arbeit verrichtet wird?
→ Energie wird übertragen oder umgewandelt – z. B. elektrische in thermische Energie.
Warum ist Energie ein zentrales Konzept in der Technik?
→ Weil sie überall benötigt wird:
-Antrieb,
-Wärme,
-Beleuchtung,
-Lüftung,
-Kühlung usw.
Was ist potentielle Energie?
→ Energie, die ein Körper durch seine Lage im Gravitationsfeld besitzt.
Formel für potentielle Energie:
E = m • g • h
m = Masse,
g = Erdbeschleunigung,
h = Höhe
Was ist kinetische Energie?
→ Energie eines bewegten Körpers – abhängig von Masse und Geschwindigkeit.
Formel für kinetische Energie:
E = 1/2 • m • v²
Was passiert beim Fallenlassen eines Körpers?
Potentielle Energie wird in kinetische Energie umgewandelt.
Warum ist die kinetische Energie quadratisch zur Geschwindigkeit?
Weil doppelte Geschwindigkeit die vierfache Energie ergibt.
Alltagsbeispiel für pot. & kin. Energie:
→ Ein Skateboarder auf einer Rampe:
-Oben → potentielle Energie,
-Unten → kinetische Energie.
Beispiel für Kin und Pot Energie in der Technikanwendung (TGA):
→ Kinetische Energie in Lüftern,
→ Potenzielle Energie bei Wasserspeichern in Solaranlagen.
Was besagt der Energieerhaltungssatz?
→ Energie kann nicht erzeugt oder vernichtet, nur umgewandelt werden.
Was bedeutet „geschlossener Energiehaushalt“?
→ In einem isolierten System bleibt die Gesamtenergie immer gleich.
Beispiel für Energie am Pendel:
→ Energie pendelt zwischen Epot und Ekin – bei idealem Pendel bleibt die Gesamtenergie konstant.
Energieverluste im Alltag?
→ Durch Reibung, Wärme, Schall – die Gesamtenergie bleibt, aber ein Teil wird nicht mehr nutzbar.
Warum „verbrauchen“ wir Energie, obwohl sie erhalten bleibt?
Sie wird in unbrauchbare Formen umgewandelt (z. B. Abwärme).
TGA-Beispiel für Energieerhaltung und Umwandlung:
In einem Wärmetauscher wird thermische Energie übertragen – Energie geht nicht verloren, sondern wechselt das Medium.
