Energiekette Physik mit 3 EnergieArten?

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Eine nicht besonders spektakuläre, aber einfach zu bauende Vorrichtung könnte wie folgt aussehen: Vom Niveau 1 führt eine Rutsche (schiefe Ebene mit Seitenwänden) nicht zu steil auf ein niedrigeres Niveau 2 hinab. Man setzt eine kleine Metall- oder Steinkugel oben auf die Rutsche und lässt los. Die Kugel bewegt sich die Rutsche hinab. Dabei wird potentielle Energie in Bewegungsenergie umgewandelt. Beim Hinabgleiten wird ein Teil der Bewegungsenergie durch Reibung in Wärme umgewandelt. Durch die Reibung fängt die Kugel an zu rollen, es wird also ein weiterer Teil der Bewegungsenergie in Rotationsenergie umgewandelt. Auf Niveau 2 angekommen besitzt die Kugel Bewegungsenergie und Rotationsenergie. Lässt man auf Niveau 2 die Kugel auf waagrechter Fläche (mit Seitenwänden) einfach weiterrollen, dann wird sie langsamer, d.h. die Bewegungs- und Rotationsenergie wird nach und nach in Wärme umgewandelt. An der Stelle, an der die Kugel schon ziemlich langsam geworden ist, also kaum noch Bewegungs- und Rotationsenergie besitzt, kann man dann die Kugel in ein noch tiefer gestelltes Gefäß mit hartem Boden, z.B. Stahlplatte, fallen lassen. Die Oberfläche der Stahlplatte ist Niveau 3. Nun wandelt die Kugel die Potentialenergie zwischen Niveau 2 und Niveau 3 in kinetische Energie (Bewegungsenergie) um. Beim Aufschlag, der einem elastischen Stoß ähnelt, wird nur ein kleiner Teil ihrer Bewegungsenergie in Wärme umgewandelt, die restliche Bewegungsenergie lässt die Kugel hoch springen. Dabei wird sie immer langsamer, weil jetzt wieder Bewegungsenergie in potentielle Energie umgewandelt wird, bis sie am höchsten Punkt zum Stillstand kommt. Ab jetzt fällt sie wieder und wandelt die potentielle Energie mehr und mehr in Bewegungsenergie um, bis sie wieder unten aufschlägt und das Spiel von vorn beginnt. Bei jedem Aufschlag verliert sie etwas Energie, die in Wärme umgewandelt wird, bis sie zuletzt am Boden liegen bleibt. Jetzt ist die gesamte potentielle Energie zwischen Niveau 1 und Niveau 3 in Wärme umgewandelt. Diese Wärme hat die Rutsche, die Fläche von Niveau 2 und den Becherboden ein wenig erwärmt. Genau betrachtet, wurde auch die Luft über Reibung von der sich bewegenden Kugel ein wenig erwärmt und es wurde ein Teil der Energie in Schallenergie umgewandelt, also in eine Bewegungsenergie der Luft, die letztlich die Luft etwas erwärmt hat.

Wesentlich eindrucksvoller wäre natürlich die Energiekette chemische Energie (Kohle, Öl, Gas) -> Wärmeenergie (Dampfkessel) -> Rotationsenergie (Turbine) -> elektrische Energie (Generator), wie sie im Dampfkraftwerk stattfindet, aber das wäre nur in einem sehr aufwändigen Modell zu zeigen.

Hinweis: Beim Rollen der Kugel auf Niveau 2 kann man die Rollstrecke durch eine weiche Unterlage, z.B. ein Stück Teppich, auf einen gewünschten Wert verkürzen. Auf der weichen Unterlage muss die Kugel mehr Reibungsarbeit pro Strecke leisten, verliert also schneller an Geschwindigkeit.

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Nimm doch einen Flummi, den du fallen lässt :) sprich 

1. Fallen lassen (chemische Energie) 

2. Freier Fall (kinetische Energie) 

3. Aufprall (chemische Energie) 

4. Zurückprallen (kinetische Energie)

5. Oberer Wendepunkt (Höhenenergie) 

6. Freier Fall (kinetische Energie) 

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