Lageenergie der Bewegungsenergie gleichsetzten?

3 Antworten

Das Stichwort hier ist Energieerhaltung.

Die gesamte Potentielle Energie wird in kinetische Energie umgewandelt.

=>

E = Ekin + Epot = konst

Wenn also Epot = 0 ist muss Ekin = E sein und wenn Ekin = 0 gilt E = Epot.

Auf dem Sprungturm:

1.) Ekin = 0 => E = Epot

Auftreffen auf dem Wasser:

2.) Epot = 0 => E = Ekin

Wenn man jetzt das E aus Punkt 1 in Punkt 2 einsetzt steht da Ekin = Epot

Bezüglich den Angaben:

  1. Hooksches Gesetz anwenden, sonst ist hier nichts gefragt
  2. Wenn die Feder komplett entspannt ist: Ekin0 = EFeder. Am höchsten Punkt Epot = Ekin0 => Epot = EFeder. Daraus die Höhe berechnen.
  3. So wie bei 2. Ekin0 = Epot

Bei diesen Aufgaben geht man davon aus, dass die Energie vollständig umgesetzt wird.

Gleichunge dafür

W Lage = mgh

W kin = 1/2 m v²

W Spann = 1/2 D s²

In der Lösung steht, dass man der kinetischen Energie die potenzielle Energie gleichsetzten muss. Wie man das rechnet, weiß ich, nur wieso muss man die beiden gleichsetzten?

Ist es, weil er auf dem Turm potenzielle Energie besitzt und dann kinetische Energie, weil er Geschwindigkeit hat?

Genau das ist die Lösung. Dahinter steckt der Energieerhaltungssatz. Energie kann weder verscheinden noch entstehen. Wenn jemand vom Sprungturm springt, wird ihm dabei weder En ergie zugeführt noch abgeführt (solange man die Reibung, sprich Luftwiderstand, vernachlässigt).

Daher hat er auf dem Turm dieselbe Energie wie unten beim Auftreffen. Durch das springen wurde lediglich die Eergieform von potenzieller in kinetische Energie umgewandelt, aber die Summe aus beiden ist zu jeder Phase des Sprunges gleic h groß. Es gilt also:

Epot + Ekin = konst. = der Betrag, den Paul durch das hochklettern auf den Turm an Arbeit aufgebracht hat.

Am Anfang ist v = 0 und damit Ekin = 0 und beim Auftreffen ist h = 0 und daher Epot = 0

Vergleicht man dann Anfangs- und Endzustand miteinander kommt eben raus: Epot = Ekin

Feder ausziehen: hier gilt: Arbeit = Kraft mal Weg und Spannenergie ist gleich aufgebrachter Arbeit (das wider der Energieerhaltungssatz).

W = F * s

Kugel hochschießen:

Das hast du richtig erkannt: Die Feder erhält durch das Spannen Spannenergie. Die wird beim Abschuss vollständig in Ekin gewandelt und diese Ekin wird beim Höhebflug der Kugel vollständig in Epot gewandelt. Auch hier greift schon wieder der Energieerhaltungssatz:

Espann = Ekin = Epot

Ballwurf:

Wieder Energieerhaltungssatz:

Ekin = Epot

minihili 
Fragesteller
 17.12.2017, 17:10

Vielen Dank für die schnelle Antwort! Kann man auch 3 Energien gleichsetzten, wie bei dem einen Beispiel, was ich gegeben hatte ?

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