Die Energieerhaltung ist eines der grundlegenden Gesetze der Physik. Bitte sieh dir das Video an und ergänze die in Schreibschrift geschriebenen Teile in deinen Hefter.
Wenn du das Bild von der Skaterin in deinen Hefter übernehmen willst, kannst du es hier herunterladen.
Zur Erläuterung:
Insgesamt hat die Skaterin immer bestimmte mechanische Energie: \(E_{mech} = E = E_{pot}+E_{kin}\). Es ist am sinnvollsten, das Nullniveau der potenziellen Energie auf den tiefsten Punkt der Halfpipe zu legen.
An Punkt 1 ist die potenzielle Energie am höchsten, sie bewegt sich nicht. Es gilt also \(E_{pot} = E\) und \(E_{kin} = 0\). Wenn Sie losfährt, wird Beschleunigungsarbeit (\(W_B\)) verrichtet.
An Punkt 2 hat sie keine potenzielle Energie mehr (\(E_{pot} = 0\)), dafür ist ihre kinetische Energie am größten (\(E_{kin} = E\)). Nun wird an der Skaterin Hubarbeit (\(W_H\)) verrichtet. Bis sie an Punkt 3 sich nicht mehr bewegt (\(E_{kin} = 0\)), dafür jedoch wieder ihre größte potenzielle Energie erreicht (\(E_{pot} = E\)).
Es gilt also der Energieerhaltungssatz der Mechanik:
In einem abgeschlossenen mechanischen System ist die mechanische Energie \(E_{mech}\) stets konstant:
\(E_{mech} = E_{pot}+E_{kin} = \text{konstant}\)Ein System ist abgeschlossen, wenn die mechanische Energie in keine andere Energieform umgewandelt wird (d.h., der Prozess erfolgt reibungsfrei) und auch kein Energieaustausch mit der Umgebung erfolgt (d.h., die Skaterin erhält von außen keine „Schubser“ o.ä.).
Du kannst auch selbst mit der Skatepark-Simulation spielen. Du findest sie online auf den Seiten der University of Colorado (Achtung: Diese Seite wird in den USA gehostet, das europäische Datenschutzrecht greift hier nicht.)