Energie, Arbeit und Leistung

Physik · Klasse 11 · mittel

Klasse 11
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Energieerhaltung: In einem abgeschlossenen System bleibt die Summe der Energien gleich. g = 10 N/kg.

1Energien berechnen

E_pot = m · g · h; E_kin = ½ · m · v²; E_Feder = ½ · D · s²

  1. a)m = 4 kg, h = 5 m. E_pot =
  2. b)m = 2 kg, v = 10 m/s. E_kin =
  3. c)Feder: D = 200 N/m, s = 0,2 m. E_Feder =
  4. d)E_kin = 400 J, m = 8 kg. v =

2Energieerhaltung

m · g · h = ½ · m · v² → v = √(2 · g · h)

  1. a)Ein Körper fällt aus 20 m Höhe. Wie schnell ist er unten?
  2. b)Ein Ball (0,5 kg) wird mit 20 m/s senkrecht hochgeworfen. Wie hoch kommt er?
  3. c)Warum erreicht ein Pendel nie ganz die alte Höhe?

3Leistung und Wirkungsgrad

P = W : t; η = E_nutz : E_zu

  1. a)W = 24 000 J in 30 s.
  2. b)Ein Motor nimmt 5 kW auf und gibt 4 kW ab. η =
  3. c)Ein Aufzug hebt 600 kg um 15 m in 20 s. Welche Leistung braucht er mindestens?

Energieerhaltung: In einem abgeschlossenen System bleibt die Summe der Energien gleich. g = 10 N/kg.

1Energien berechnen

E_pot = m · g · h; E_kin = ½ · m · v²; E_Feder = ½ · D · s²

  1. a)m = 4 kg, h = 5 m. E_pot =E = 4 kg · 10 N/kg · 5 m = 200 J
  2. b)m = 2 kg, v = 10 m/s. E_kin =E = ½ · 2 kg · 100 m²/s² = 100 J
  3. c)Feder: D = 200 N/m, s = 0,2 m. E_Feder =E = ½ · 200 N/m · 0,04 m² = 4 J
  4. d)E_kin = 400 J, m = 8 kg. v =½ · 8 kg · v² = 400 Jv² = 100 m²/s², also v = 10 m/s

2Energieerhaltung

m · g · h = ½ · m · v² → v = √(2 · g · h)

  1. a)Ein Körper fällt aus 20 m Höhe. Wie schnell ist er unten?m · g · h = ½ · m · v², die Masse kürzt sichv = √(2 · 10 · 20) = √400 = 20 m/s
  2. b)Ein Ball (0,5 kg) wird mit 20 m/s senkrecht hochgeworfen. Wie hoch kommt er?½ · m · v² = m · g · hh = v² : (2 · g) = 400 : 20 = 20 m
  3. c)Warum erreicht ein Pendel nie ganz die alte Höhe?Reibung und Luftwiderstand wandeln bei jedem Durchgang einen Teil der Energie in Wärme um.

3Leistung und Wirkungsgrad

P = W : t; η = E_nutz : E_zu

  1. a)W = 24 000 J in 30 s.P = 24 000 J : 30 s = 800 W
  2. b)Ein Motor nimmt 5 kW auf und gibt 4 kW ab. η =η = 4 kW : 5 kW = 0,8 = 80 %
  3. c)Ein Aufzug hebt 600 kg um 15 m in 20 s. Welche Leistung braucht er mindestens?W = 600 kg · 10 N/kg · 15 m = 90 000 JP = 90 000 J : 20 s = 4500 W = 4,5 kW
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