Kraft Arbeit Energie

Transkript

1 Kraft Arbeit Energie

2 Definition Kraft mit Beispielen Kraftmessung und Hooke sches Gesetz Gewichtskraft Kräftegleichgewicht Einfache Maschinen und Goldene Regel der Mechanik Definition Physikalische Arbeit mit Beispielen Berechnung von Arbeit Energiefilme Definition Energie (Arbeit und Energie) Energieübersicht Energieformen und Energiewandler Energieketten Energieerhaltung Energieentwertung

3 Definition der Kraft Die Kraft gibt an, wie stark ein Körper auf einen anderen einwirkt. Kräfte lassen sich durch die folgenden Wirkungen erkennen: Kräfte können Körper beschleunigen oder abbremsen Kräfte können die Geschwindigkeitsrichtung ändern Kräfte können Körper verformen

4 Messen von Kräften Der Kraftmesser ist das Messgerät zur Kraftmessung. Das Formelzeichen der Kraft ist F (engl. force), die Kraft wird in Newton N gemessen. Die Messung mit einer Feder nutzt das Hooke sche Gesetz: Die Verlängerung einer Feder ist proportional zur Kraft, die auf sie wirkt.

5 Die Gewichtskraft Die Gewichtskraft ist die Kraft, mit der die Erde oder ein anderer Himmelskörper einen Körper der Masse m anzieht. Formelzeichen: F G Sie kann berechnet werden mit der Formel F G = m g g ist der Ortsfaktor. Er gibt an, wie stark der Himmelskörper die Masse m anzieht. Einheit des Ortsfaktors: N/kg Beispiele für Ortsfaktoren: Erde g = 9,81N/kg Jupiter g = 23 N/kg Mond g = 1,6 N/kg Eine Tafel Schokolade hat auf der Erde ungefähr eine Gewichtskraft von F G = 1 N

6 Das Kräftegleichgewicht Wenn an einem Körper gleichzeitig mehrere Kräfte angreifen und sich dabei der Bewegungszustand nicht ändert, dann sagt man: Der Körper befindet sich im Kräftegleichgewicht. Die Summe der auftretenden Kräfte ist dann Null, da sie sich gegenseitig aufheben!

7 Einfache Maschinen Rolle/Flaschenzug, Hebel und schiefe Ebene sind einfache Maschinen. Sie können die Größe oder die Richtung der Kraft ändern. Für alle einfache Maschinen gilt die Goldene Regel der Mechanik (Galileo):: Was ich an Kraft sparen will, muss ich an Weg zusetzen. Die Arbeit bleibt aber immer gleich! (Was ich an Weg sparen will, muss ich an Kraft zusetzen.)

8 Definition Physikalische Arbeit Wenn auf einen Körper eine Kraft ausgeübt wird und er sich in Kraftrichtung bewegt, dann wird physikalische Arbeit verrichtet. Arbeit = Kraft Weg W = F s Die Einheit der Arbeit ist Newtonmeter Nm.

9 Energie

10 "Was ist Energie - Ein Film von Wissenschaft im Dialog" (3 37) "Was ist eigentlich Energie? EVI Kids (3 min)

11 Definition Energie Genaue physikalische Erklärung schwierig! Energie ist die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten. Beispiel Junge Beispiel Rasenmäher Energie ist gespeicherte Arbeit Beispiel Achterbahn Arbeit W und Energie E werden in derselben Einheit gemessen. [W] = [E] = 1 Nm = 1 Joule = 1 J = 1 Wattsekunde = 1 Ws

12 Vorstellung von Energie Energieumwandlung Energietransport Energieerhaltung Energieentwertung

13 Es gibt viele verschiedene Energieformen: Mechanische Energie - Höhen-/Lageenergie - Bewegungsenergie - Spannenergie Innere Energie - Wärmeenergie - chemische Energie - Kernenergie Strahlungsenergie (z.b. Lichtenergie) Elektrische Energie

14 Energieumwandlung Wenn ein Körper (Lebewesen, Maschine, Gerät..) Arbeit verrichtet, wird Energie von einer Form in eine andere umgewandelt oder auf einen anderen Körper übertragen. Den arbeitenden Körper bezeichnet man als Energiewandler.

15 So sieht eine mögliche Energieumwandlungskette aus:

16 Energieerhaltung Bei den Energieumwandlungen wird immer ein Teil in Wärme umgewandelt. Energieerhaltungssatz: Bei den Umwandlungsprozessen werden Energieformen ineinander umgewandelt. Es geht keine Energie verloren.

17 Energieentwertung Bei der Energieumwandlung tritt meist Reibung und Erwärmung auf. Die Umwandlung in ungenutzte thermische Energie bedeutet eine Energieentwertung. Den Begriff Energieverlust ist in der Physik zu vermeiden, im Alltag aber oft benutzt.