Energieerhaltungssatz Physik?


31.01.2022, 18:06

Zur Ergänzung: g ist der Ortsfaktor der Erde, also 9,81; h ist die Höhe

5 Antworten

Um die Geschwindigkeit der Bahn an den Punkten B und C zu berechnen, können wir den Energieerhaltungssatz verwenden. Der Energieerhaltungssatz besagt, dass die Gesamtenergie eines geschlossenen Systems konstant bleibt.

In diesem Fall kann das geschlossene System die Achterbahn und die Gravitationsenergie des Bahnschlittens darstellen. Die Gesamtenergie des Systems besteht aus der potentiellen Energie (Epot) und der kinetischen Energie (Ekin).

Epot = m * g * h

Ekin = 1/2 * m * v^2

Epot = Epot1 + Ekin = Epot2 + Ekin

Epot1 = m * g * h1 (potentielle Energie an Punkt A)

Epot2 = m * g * h2 (potentielle Energie an Punkt B oder C)

Ekin1 = 0 (da die Bahn bei Punkt A mit 0 m/s startet)

An Punkt B:

Epot2 = m * g * 0

Ekin2 = 1/2 * m * v_B^2

Epot1 + 0 = Epot2 + Ekin2

m * g * h1 = 1/2 * m * v_B^2

v_B = sqrt(2 * g * h1) = sqrt(2 * 9.81 * 15) = 12.22 m/s

An Punkt C:

Epot2 = m * g * 6

Ekin2 = 1/2 * m * v_C^2

Epot1 + 0 = Epot2 + Ekin2

m * g * h1 = 1/2 * m * v_C^2 + m * g * 6

v_C = sqrt(2 * g * (h1 - 6)) = sqrt(2 * 9.81 * 9) = 9.9 m/s

Die Geschwindigkeit der Bahn an Punkt B ist 12.22 m/s und an Punkt C

Du musst für h die Höhendifferenz Δh = 15 m - 0 m =15 m einsetzen.

Ist doch logisch, je weiter ein Gegenstand im Schwerefeld der Erde fällt, je höher wird seine Geschwindigkeit. Korrekt müsste man auch schreiben:

Δv = Wurzel(2 * g * Δh)

Dabei ist Δv = v_B - V_A mit V_A = 0 m/s und es ist folglich

Δv = v_B

Und Δh ist die Höhendifferenz,die der Körper durchläuft und dabei seine potentielle Energie ändert.

Was setzt du denn für g und h ein um die Geschwindigkeit bei Punkt B zu bestimmen? Da sollte mit den vorhandenen Werten nämlich nicht Null rauskommen (was ja auch keinen Sinn macht).

A555R 
Fragesteller
 31.01.2022, 18:05

Wir sollen die Geschwindigkeit am Punkt B Berechnen. g ist 9,81 und h die Höhe, also 0. Setzt man das ein und rechnet aus, kommt da 0 als Ergebnis…

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Callidus89  31.01.2022, 18:12
@A555R

Schau dir die Formel für Epot nochmal an und überlege genau, welche Höhe dort einzusetzen ist.

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Seit wann lautet der Energieerhaltungssatz denn so falsch? Die Summe der Energie ist konstant, deshalb heißt es ja EnergieERHALTUNGSsatz

Du interpretierst ihn falsch.

  • Führe Indizes ein, um das zu vermeiden - an welchem Punkt gilt was?
  • Wie groß ist die potenzielle Energie im Punkt A?
  • Beachte: h ist - auch bei dir - eine Variable! Also setze dann auch h(A) oder h(B) oder h(C) an den Punkten, die du betrachtest, ein

Deine "Ergebnisformel" stimmt nur an der Stelle B mit h= ???

Wenn Du da 15m einsetzt kommt doch nicht 0 raus.

A555R 
Fragesteller
 31.01.2022, 18:06

Die Rede war nämlich auch nicht von Punkt A. Punkt A ist schon gegeben und soll 0 m/s sein. Ausrechnen soll ich Punkt B und das wäre dann ja 0 wenn man 9,81 für g und 0 für h einsetzt.

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A555R 
Fragesteller
 31.01.2022, 18:14
@SevenOfNein

Oh wirklich? Gibt es da so etwas wie eine logische Erklärung? Oder ist das einfach so

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SevenOfNein  31.01.2022, 18:20
@A555R

Versuche Die Abfolge zu verstehen. Und die beginnt bevor der Wagen auf 15m Höhe ist.

Auf Höhe 0m gilt Ekin = 0, Epot = 0

Dann hat etwas den Wagen auf 15m angehoben und Energie reingesteckt, es gilt damit Epot = m * g * 15m.

Und jetzt fährt der Wagen los, alles Epot wird in Ekin umgewandelt. Bei der Gleichsetzung Ekin = Epot ist h bekannt und v gesucht. Deshalb h =15m

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weckmannu  31.01.2022, 18:22
@A555R

Die Energie stammt aus der durchfahren Höhendifferenz. Also setzt man h= 15 und nicht 0

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