Energieumwandlung bei Feder-Schwere-Pendel

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1 Antwort

Das Wort Energieumwandlung finde ich immer ein wenig komisch, es suggeriert, es gäbe mehrere Größen "Energie". Dies ist aber Physik Mitte des 19. Jahrhunderts, als man die Energie noch in keinster Weise lokalisieren konnte.

Besser ist die Frage, wo die Energie in welchem Moment gespeichert ist, und dies kann man leicht beantworten.

Ist die Feder ganz nach unten ausgelenkt, steckt die ganze Energie in der gespannten Feder, beim Hochschnellen wird die Energie aus der Feder zusammen mit dem Impuls des Körpers transport (kinetische Energie), außerdem wird ein Teil in das Gravitationsfeld abgegeben. Am oberen Punkt steckt Energie des Systems im Gravitationsfeld (nennt man dann potentielle Energie), zum Teil der gestauchten Feder. usw.

Energie in der Feder E = 1/2 * D * h^2 (Auslenkung gegenüber 0)

kinetische Energie: E = 1/2 * m * v^2.

potentielle Energie E = m * g * h (h ist Auslenkung gegenüber 0).

m * g * h + 1/2 * m * v^2 + 1/2 * D * h^2 = konstant.

Dies ist eine Differentialgleichung (dh/dt = v), die man lösen kann.

Das Wort Energieumwandlung finde ich immer ein wenig komisch, es suggeriert, es gäbe mehrere Größen "Energie".

Gibt es doch: kinetische Energie, potentielle Energie.

Mal steckt die Energie im Gravitationsfeld der Erde + im elektrostarken Feld der Feder, mal im Gravitationsfeld der Masse.

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@ME2014

Ja, aber es gibt nur EINE Größe, genannt Energie. Milch gibt man ja auch keine zwei verschiedenen Namen, nur weil sie einmal im Tetrapek und ein anderes mal in der Flasche ist. Das Wort "Tütenmilch" und "Flaschenmilch" gibt ja nur den Speicherort an, mehr nicht.

Außerdem gibt es dann noch Namen für Energieströme, die an die Ströme anderer mengenartiger Größen gekoppelt sind, zum Beispiel dE = v * dp. Hier ist der Energiestrom an den Impulsstrom dp gekoppelt und heißt im Normalfall mechanische Arbeit. Problematisch hierbei ist aber, dass man diesen Energiestrom nicht speichern kann, er gibt nur einen Sinn während des Stroms dp selbst. Genauso ist es mit dE = T * dS, der Energistrom, der an einen Entropiestrom gekoppelt ist, er heißt dann Wärme. Problematisch bei den gekoppelten Energien ist aber, dass sie nicht mengenartig sind, die Frage nach "Wie viel Wärme ist in einem Körper?" gibt physikalisch keinen Sinn, jedenfalls nicht im obigen Sinn. Es würde kein Schaden entstehen, würde man auf die historisch bedingte Einordnung in Energieformen verzichten.

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@lks72

Noch ein Vergleich: Die althergebrachte Ausdrucksweise ist, als spräche man bei einem LC-Schwingkreis von der "Umwandlung der Ladungsformen": zwischen "potentieller Ladung" im Kondensator und "kinetischer Ladung" in der Spule!

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@Franz1957

Genau, und beim Schwingkreis hat man außer der Ladung auch hier wieder die "zwei Energien", in einem Fall ist sie im magnetischen Feld der Spule, im anderen Fall im elektrischen Feld des Kondensators gespeichert, mehr nicht.

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