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| =='''Reibung - ein "Energie-Leck"'''== | | == Armbrust und alte Uhr == |
| Würde man unser Beispiel ernst nehmen, müsste unser Skater nur rechts oben starten und könnte dann im Grunde stundenlang hin- und herfahren, ohne sich anzustrengen. Ständig würde potentielle Energie in kinetische Energie umgewandelt und umgekehrt. Es ist klar: in der Wirklichkeit funktioniert das so nicht. Aber warum? Ist unser "Glaubenssatz" von der Energieerhaltung etwa doch falsch?
| | Wir betrachten zwei "Maschinen" ohne Motor. |
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| {{Arbeiten|NUMMER=4.1: Reibung spielt doch eine Rolle!|ARBEIT= | | [[Datei:200910311250MEZ Saalburg-Museum, Gastraphetes.jpg|miniatur|Griechische Armbrust]] |
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| | Das eine ist nochmal eine Armbrust. Wir haben gesehen, dass man beim Spannen der Armbrust Energie aus den Muskeln sozusagen in die Armbrust hineinsteckt und diese Energie "auf Knopfdruck" auf den Bolzen übertragen wird. |
| Schau Dir das folgende Youtube-Video an! Bearbeite danach das auf das Video folgende Quiz.
| | Wir wissen auch, dass die Menge an Energie beim Spannen und beim Schuss nicht mehr werden kann. |
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| | {{Arbeiten|NUMMER=5.1: Armbrust und Energie|ARBEIT= |
| {{#widget:YouTube|id=DDeDD-h8-gE}}
| | Eine vielleicht etwas ketzerische Frage: Wenn man durch die Verwendung der Armbrust keine Energie gewinnt (sondern eher ein bisschen verliert), weshalb wirft man den Bolzen nicht einfach? Dann bräuchte man immerhin nicht die ganze Zeit eine schwere Armbrust mit sich herumschleppen? |
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| <quiz display="simple">
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| { Überprüfe Dein Wissen mit folgendem Quiz! Welche Aussagen sind richtig? (Das Bezugssystem wurde so gewählt, dass am tiefsten Punkt der Halfpipe die Lageenergie null beträgt.
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| | type ="()" }
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| | ja | nein
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| +- Die Flüssigkeit, welche verschüttet wurde, symbolisiert die entstandene Wärme.
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| -+ Die verschüttete Flüssigkeit ist verschwundene Energie.
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| -+ Lageenergie ist kinetische Energie.
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| +- Der Vorgang des Verschüttens der Flüssigkeit entspricht der Reibung.
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| -+ Auch bei Reibung wandelt sich die komplette Lageenergie in kinetische Energie um, wenn der Skater den tiefsten Punkt erreicht hat.
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| </quiz>
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| <quiz display="simple">
| | [[Datei:Schwarzwalduhr-1-CTH.JPG|miniatur|Griechische Armbrust]] |
| { Im Text im Video heißt es an einer Stelle: Die Energie, symbolisiert durch die verschüttete Flüssigkeit in dem Auffangbehälter, sei verloren. Bedeutet das:
| | Eine andere, ebenfalls nur mit Muskelkraft betriebene Maschine ist eine alte mechnaische Uhr. Auch diese wird sozusagen mit Muskelenergie betrieben: Man muss sie alle 1-2 Tage aufziehen, d.h. die Gewichte werden mit Hilfe einer Handkurbel wieder nach oben gezogen. |
| | type ="()" }
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| | ja | nein | |
| -+ Diese Energie ist weg. Die Gesamtenergie im System hat sich entsprechend reduziert.
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| +- Die Gesamtenergie ist erhalten, aber wir haben eine 3. Energieform, die zur Nutzung nicht mehr zur Verfügung steht.
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| </quiz>
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| {{Achtung|Vergiss nicht Deinen Screenshot für Dein Lerntagebuch!}}
| | {{Arbeiten|NUMMER=5.2: Alte Uhr und Energie|ARBEIT= |
| | | Wieder eine etwas ketzerische Frage: Auch hier muss der Mensch alle Energie selbst erbringen. Weshalb betreibt der Mensch die Uhr also nicht direkt mit Muskelkraft, sondern verwendet den "Umweg" über die Uhrgewichte? |
| {{Arbeiten|NUMMER=4.2 Der Energieerhaltungssatz mit Reibung|ARBEIT= | |
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| [[Bild:LE3 Halfpipe mit Buchstaben2.jpg|350px]]
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| Der Energieerhaltungssatz gilt also noch immer. Allerdings kommt nun die Energieform der Wärme hinzu. Formuliere den Energieerhaltungssatz nun unter Berücksichtigung von Reibung in Deinem Lerntagebuch als Formel für die Punkte A, B und C. Wir nehmen an, dass alle Energie, die durch Reibung umgewandelt wird, an Ende zu einer Energieform beiträgt, die man Wärmeenergie E<sub>Wärme</sub> nennt.
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| }}
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| {{Arbeiten|NUMMER=4.3 Energieumwandlung in Wärme bestimmen|ARBEIT=
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| Wir betrachten nochmal den Fall, dass unser Skater aus einer Höhe von 2,5 Meter in der Halfpipe nach unten fährt.
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| [[Bild:LE3 halfpipe mit Buchstaben und Höhen2.jpg|350px]]<br>
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| Im Punkt A wird seine Geschwindigkeit gemessen; sie beträgt 5 Meter pro Sekunde.<br>
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| a) Berechne, wie viel der ursprünglich als Lageenergie gespeicherten Energie bei Erreichen von Punkt A als zusätzliche Wärmeenergie vorliegt.<br>
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| b) Berechne das Verhältnis von Bewegungsenergie am Punkt A zur Lageenergie beim Start. <br>
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| c) Beschreibe, was kannst Du über die physikalische Einheit dieses Verhältnisses sagen kannst?
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Armbrust und alte Uhr
Wir betrachten zwei "Maschinen" ohne Motor.
Das eine ist nochmal eine Armbrust. Wir haben gesehen, dass man beim Spannen der Armbrust Energie aus den Muskeln sozusagen in die Armbrust hineinsteckt und diese Energie "auf Knopfdruck" auf den Bolzen übertragen wird.
Wir wissen auch, dass die Menge an Energie beim Spannen und beim Schuss nicht mehr werden kann.
Vorlage:Arbeiten
Eine andere, ebenfalls nur mit Muskelkraft betriebene Maschine ist eine alte mechnaische Uhr. Auch diese wird sozusagen mit Muskelenergie betrieben: Man muss sie alle 1-2 Tage aufziehen, d.h. die Gewichte werden mit Hilfe einer Handkurbel wieder nach oben gezogen.
Vorlage:Arbeiten
