was ist der Unterschied zwischen E-kin. und E-pot.?
Hallo leute,
kann mir jemand sagen was der Unterschied zwischen die beiden Energien ist ?
wann geht ein kinetische Energie im Potentiellen rüber ?
4 Antworten
Hallo,
Nehmen wir an, Du hast einen Stein in der Hand und hältst ihn zwei Meter über dem Boden fest. In diesem Moment hast Du es nur mit potentieller Energie zu tun. Seine kinetische (Bewegungs-)Energie ist gleich Null: der Stein verharrt schließlich regungslos über dem Boden. Wenn Du ihn nun losläßt (paß auf Deine Füße auf!), verwandelt sich diese potentielle Energie so lange in kinetische Energie, bis er auf dem Boden zur Ruhe gekommen ist (hast Du Deine Füße rechtzeitig weggezogen?). So ist am Anfang die kinetische Energie gleich Null, am Ende die potentielle. Irgendwo auf dem Weg dazwischen sind beide Energien vorhanden, wobei ihre Summe aber immer den gleichen festen Wert ergibt, nämlich den Wert der potentiellen Energie zu Beginn bzw. den der kinetischen am Ende (die Wärmeenergie, die durch die Reibung des Steins mit der Luft entsteht, lassen wir hier außer acht). Wir tun so, als befände sich der Stein im Vakuum.
So kannst Du die Formel aufstellen: E=Ekin+Epot.
Die kinetische Energie berechnet sich bei einem Körper im freien Fall nach der Formel Ekin=(1/2)*m*v², die potentielle nach der Formel: Epot=m*g*y.
Dabei ist v die Geschwindigkeit, m die Masse des fallenden Körpers und g die Fallbeschleunigung an der Eroberfläche (etwa 9,8 m/s²) und y die Höhe über dem Boden (zu Beginn ist y=2, am Ende ist y=0)
Mit dem Wissen, daß sich die potentielle Energie des Steins auf seinem Weg nach unten völlig in kinetische Energie kurz vor dem Aufprall auf dem Boden umgewandelt hat, kannst Du seine Endgeschwindigkeit, aber auch die Geschwindigkeit in jeder Höhe dazwischen leicht berechnen.
Dazu stellst Du folgende Gleichung auf: (1/2)mv₁²+mgy₁=(1/2)mv₂²+mgy₂.
m kannst Du hierbei herauskürzen, da die Masse des Steins bei jedem Summanden als Faktor und auf beiden Seiten der Gleichung auftritt. So bleibt die Formel: (1/2)v₁²+gy₁=(1/2)v₂²+gy₂.
Möchtest Du die Geschwindigkeit kurz vor dem Aufprall berechnen, fällt links das (1/2)v₁² weg, denn zu Beginn ist die Geschwindigkeit des Steins gleich Null (seine kinetische Energie); rechts fällt gy₂ weg, denn wenn er auf dem Boden liegt, ist y, die Hohe, gleich Null.
Es bleibt gy₁=(1/2)v₂².
Nach v₂ aufgelöst: v₂=√(2gy₁)=√2*9,8*2=√39,2=6,26 m/s
Der Stein, losgelassen in 2 Meter Höhe, schlüge demnach mit 6,26 Meter pro Sekunde auf dem Boden auf, und zwar unabhängig von seiner Masse).
Wie schnell wäre er in 1,2 m Höhe?
Da benutzen wir die Gleichung gy₁=(1/2)v₂²+gy₂. Nach wie vor fällt (1/2)v₁² weg, weil die Anfangsgeschwindigkeit gleich Null ist und Null mal irgendetwas bleibt Null. Für y₁ setzt Du die Anfangshöhe 2 ein, für y₂ die Höhe 1,2.
Auch hier löst Du wieder nach v₂ auf:
v₂=√[2g*(y₁-y₂)]=√(19,6*0,8)=√15,68=3,96 m/s.
Auch bei einer gespannten Feder, mit der Du einen Pfeil oder Ähnliches abschießt, hast Du es mit der Umwandlung von potentieller in kinetische Energie zu tun. Nur daß Du hier auch mit k, der Federkonstanten arbeitest, die die Energie liefert, um eine Masse zu beschleunigen. Bei diesen Fallaufgaben bleibt es übrigens Dir überlassen, welche Höhe Du als Höhe Null wählst. Die Differenz bleibt ohnehin dieselbe.
Herzliche Grüße,
Willy
Wenn Du vor dem Abgrund stehst, hast Du potentielle Energie: Du könntest potentiell runterfallen. Wenn Du dann fällst, dann setzt Du Deine potentielle Energie in kinetische um. Für jeden Meter den Du fällst, hast du weniger potentielle Energie (Du kannst nur noch weniger Meter fallen), aber mehr kinetische Energie (Du fällst schneller).
Am Boden wird dann Deine kinetische Energie in Verformungsenergie umgewandelt (Beispielsweise Knochenbrüche, bei denen chemische Bindungen aufgebrochen werden, das kostet Energie).
E_kin= kinetische energie ( Bewegungsenergie) und E_pot= putenzielle energie ( lageenergie, oder spannenergie)
Potentielle Energie ist jene Energie, die ein Körper in einem Energie- bzw. Kraftfeld in Ruhelage hat. Z.B. die Energie eines Gegenstands, der auf einem Tisch liegt (und herunterfallen könnte), oder die Energie einer gespannten Feder (welche sich zusammenzieht, sobald sie losgelassen wird).
Kinetische Energie ist Bewegungsenergie. Wenn der auf dem Tisch liegende Körper vom Tisch herunterfällt oder die gespannte Feder losgelassen wird, wird dabei die potentielle Energie in kinetische Energie umgewandelt.
danke sehr
sehr hilfreich 😃