niba98 Hallo liebe Fragler und Helfer,
Ich bin in der 8. Klasse und habe als Wahlpflichtfach Mathe-Naturwissenschaften und habe folgende Frage in der Hausaufgabe: Ein Flummi wird von einer bestimmten Höhe fallen gellassen. Er springt mehrere Male, bis er zur Ruhe kommt. Welche Energieformen haben Stattgefunden. betrachte Genau! beginne nach dem Loslassen.
Vielen Dank für zahlreiche Helfer Lg, Mn-Wähler :D
Exakt beim Loslassen hat er die potentielle Energie(Lageenergie).
Davon wird dann ein Teil in kinetische Energie(Bewegungsenergie) umgewandelt und ein Teil in Reibungsenergie durch Luftreibung.
Dann schlägt er auf dem Boden auf, da ist die potentielle Energie = 0, weil die Höhe ja 0 ist. Die Luftreibung ist auch = 0, aber dafür hat man Reibung am Boden und Verformungsenergie (der verformt sich ja), die bei einem Flummi so eine Art Spannenergie ist, ähnlich wie bei einer Feder.
Diese Spannenergie wird dann wieder in kinetische Energie und Luftreibungsenergie und potentielle Energie umgewandelt, während er wieder nach oben fliegt. Wenn er im höchsten Punkt ist, bleibt er ganz kurz stehen und kehrt wieder um. Genau in dem höchsten Punkt hat er wieder nur potentielle Energie und dann geht es wieder von vorne los wie vorhin.
Dadurch dass immer ein Teil der Gesamtenergie in Reibung, also Wärmeenergie umgewandelt wird und damit dem Flummi verloren geht, weil die nur die Luft aufheizt und er sie nicht mehr nutzen kann, wird seine Energie immer kleiner, er springt immer weniger hoch und irgendwann bleibt er unten liegen. Dann ist seine Energie = 0, also die gesamte potentielle Energie vom Anfang in Wärme umgewandelt. Wenn man mal annimmt, dass er vollständig elastisch ist, sonst geht ein Teil vielleicht noch in irreversible Verformung des Flummis oder des Bodens über und damit in Verformungsenergie.
In Formeln:
Loslassen oben: E = m * g * h(t = 0)
Flug nach unten: E = m * g * h(t) + 1/2 * m * v(t)² + FR * (h(0)-h(t))
Aufkommen unten: E = D * s + m * g * µ
Flug nach oben: E = m * g * h(t) + 1/2 * m * v(t)² + FR * (h(0)-h(t))
Oben angekommen: E = m * g * h(t)
Und dann wieder von vorn.
Was dem Flummi "verloren geht", sind die Reibungssachen, also FR * (h(0)-h(t)) und m * g * µ. Dadurch wird seine Energie kleiner. Energie kann aber nicht erzeugt oder vernichtet werden, nur umgewandelt! Aber das, was an Wärme weggeht, kann der Flummi nicht mehr umwandeln und damit nicht mehr gebrauchen.
E = Energie
m = Masse
g = Erdbeschleunigung = 9,81 m/s²
v(t) = Geschwindigkeit zur Zeit t
h(0) = Höhe zum Zeitpunkt t = 0, also ganz am Anfang, wo man loslässt
h(t) = Höhe in Abhängigkeit von der Zeit t
FR = Reibungskraft
D = Federkonstante
s = Strecke, um die der Flummi eingedrückt wird
µ = Reibungskoeffizient auf dem Boden
Da kann man dann noch viele andere Formeln einsetzen und das umformen und berechnen.
Zum Beispiel ist v(t) = -g * t
und h(t) = -1/2 * g * t² + h(0)
und so weiter.
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