Kapitel 4 - Teil 2 - Potentielle und Kinetische Energie Flashcards
Grundlagen Missverständnisse Tipps zur Intuition Anwendungsbeispiele (Alltag & Technik) Typische Denkfehler / Stolpersteine Verknüpfung mit anderen Konzepten (39 cards)
Was ist potentielle Energie (Energie der Lage)?
Energie, die ein Körper durch seine Höhe in einem Kraftfeld (meist Erdanziehung) besitzt.
Formel für potentielle Energie:
E pot =m⋅g⋅h
m = Masse in kg,
g = 9,81 m/s²,
h = Höhe in m
Was ist kinetische Energie (Bewegungsenergie)?
→ Energie, die ein Objekt aufgrund seiner Bewegung besitzt.
Formel für kinetische Energie:
E kin = 1/2 • m • v²
(v = Geschwindigkeit
m = masse in kg)
Wann hat ein Körper nur potentielle Energie?
Wenn er in Ruhe ist, aber hoch oben liegt (z. B. ein Ball auf einem Tisch).
Wann hat ein Körper nur kinetische Energie?
Wenn er sich bewegt, aber nicht erhöht liegt (z. B. ein rollender Ball auf dem Boden).
Können beide Energieformen gleichzeitig auftreten?
Ja!
z. B. bei einem Skater in der Halfpipe:
in der Mitte schnell (kinetisch),
oben hoch (potentiell),
dazwischen: beides.
Was passiert bei freiem Fall?
Potentielle Energie wird in kinetische Energie umgewandelt – Gesamtenergie bleibt gleich.
Haben stehende Gegenstände immer Energie?
Nur, wenn sie eine Höhe haben – sonst keine kinetische und keine potentielle Energie (nur chemische o. Ä.).
Kann ein leichter Körper mehr Energie haben als ein schwerer?
Ja – wenn er schneller ist oder höher liegt.
Fehler: „Ein Körper in Bewegung hat keine potentielle Energie.“
Falsch! Wenn er in Bewegung und hoch ist, hat er beides gleichzeitig.
Fehler: „Ein fallender Körper verliert Energie.“
→ Nein! Er wandelt nur potentielle in kinetische Energie um – nichts geht verloren.
Fehler: „Energie ist nur bei Arbeit wichtig.“
→ Energie ist immer vorhanden, sobald Masse und Höhe oder Geschwindigkeit vorhanden sind.
Verwirrung: Warum ist E kin quadratisch, E pot nicht?
→ Geschwindigkeit wirkt direkt und doppelt auf Bewegungsenergie
– Höhe beeinflusst Lageenergie linear.
Missverständnis: Stillstand = keine Energie?
→ Stimmt nicht, z. B. hat ein Auto auf dem Berg ohne Bewegung potentielle Energie.
Typischer Denkfehler: Leichter Körper = weniger gefährlich?
→ Ein kleiner, sehr schneller Körper (z. B. Kugel) kann mehr kinetische Energie haben als ein großer langsamer.
Erkläre den Merksatz:
„Höhe gibt Hoffnung – Bewegung bringt Wirkung.“ (Energie durch Höhe oder Bewegung.)
Potentielle Energie →
Hoffnung steht hier sinnbildlich für eine noch nicht realisierte Möglichkeit.
Bewegung bringt Wirkung →
Sie kann etwas in Gang setzen, stoßen, aufprallen, also Wirkung zeigen.
Erkläre die Denkhilfe:
Potentielle Energie ist wie aufgeladen sein – sie will „loswerden“, was sie hat → z. B. durch Fallen.
Erkläre die Analogie:
→ Eine gespannte Feder = potentielle Energie;
Eine fliegende Kugel = kinetische Energie.
Beschreibe die Visualisierung:
→ Zeichne Höhenprofil und Geschwindigkeitsprofil – je höher, desto mehr potenzielle Energie; je schneller, desto mehr kinetische.
Erkläre Epot und Ekin anhand von Fahrstuhlsysteme:
→ Beim Abwärtsfahren wird potenzielle Energie genutzt, beim Hochfahren aufgebaut (ggf. mit Rückgewinnung).
Erkläre Epot und Ekin anhand vom Pumpspeicherkraftwerk:
→ Wasser wird hochgepumpt (potentielle Energie gespeichert), bei Bedarf lässt man es runter
(→ Turbine → Strom).
Erkläre Epot und Ekin anhand einer Absturzsicherung:
→ Je größer die potenzielle Energie (Höhe × Masse), desto robuster muss das Sicherungssystem sein.
Erkläre Epot und Ekin anhand von Fahrzeugtechnik (z. B. Bremssysteme):
→ Kinetische Energie wird beim Bremsen in Wärme umgewandelt
(→ Verschleiß, Energieverlust).
