54 14.2 Der Friedhof der Energie Der Energieerhaltungssatz Spannend wird es, wenn sich Energieformen ineinander umwandeln. Dabei spielt das wichtigste Gesetz der gesamten Naturwissenschaften eine Rolle! Decke die rechte Spalte ab, bevor du die Fragen liest. Welche Energieformen werden bei einem Roller Coaster ineinander umgewandelt? Überlege mit Hilfe von Kap. 14.1. B 14.10 Energieumwandlungen können Spaß machen! Ein Pendel schwingt immer exakt auf dieselbe Höhe zurück. Warum? Und wie hoch würde das Pendel rechts schwingen, wenn man die Schnur durch einen Nagel (roter Punkt) blockiert? Ein spektakulärer Versuch ist das Todespendel. Eine große Masse an einem Stahlseil wird knapp vor das Gesicht einer mutigen Person gehalten und ausgelassen. Kann das beim Zurückschwingen gefährlich werden, wenn sich die Person nicht bewegt? Überleg mit Hilfe von B 14.11. Seit Jahrhunderten sind Erfinder auf der Suche nach dem sagenumwobenen Perpetuum mobile. Weißt du, was diese Maschine angeblich können soll? Kann man so etwas tatsächlich erfinden? Im Alltag hört man immer die Begriffe Energieerzeugung und Energieverbrauch! Physikalisch gesehen ist das allerdings Blödsinn! Warum? A 6 A 7 B 14.11 Ein schwingendes Pendel A 8 A 9 A 10 Die verschiedenen Energieformen können sich auf vielfältige Weise ineinander umwandeln. Gewissermaßen wechseln die Joule dabei ihre Verpackung. Was passiert zum Beispiel, wenn du mit deinem Skateboard durch eine Halfpipe fährst (B 14.12)? Vereinfachen wir das etwas und nehmen an, dass keine Reibung auftritt. B 14.12 Bei deiner Fahrt durch die Halfpipe wandeln sich die Energien ineinander um, sind aber in Summe immer gleich groß. Beim Start (a) besitzt du keine Bewegungsenergie, aber auf Grund der maximalen Höhe über dem Boden maximale Hebeenergie. Nun stürzt du dich wagemutig hinunter. Die Bewegungsenergie steigt, während deine Hebeenergie um denselben Betrag absinkt (b). Am tiefsten Punkt (c) hat sich deine gesamte Hebeenergie in Bewegungsenergie umgewandelt. Du hast nun keine Hebeenergie, aber maximale, Bewegungsenergie. An der tiefsten Stelle erreichst du daher das größte Tempo. Im rechten Teil läuft alles spiegelverkehrt ab. Bei e ist die Situation wieder so wie zu Beginn bei a. Wenn du dir die Werte der Energien ansiehst, kannst du folgendes feststellen: Die Summe beider Energieformen ist immer gleich groß. Es geht kein Joule verloren und es kommt auch keines dazu. Die Gesamtenergie bleibt erhalten. In A 7 ist es exakt genauso. Die Gesamtenergie pendelt dabei im wahrsten Sinn des Wortes zwischen Hebe- und Bewegungsenergie hin und her. Weil kein Joule verloren geht, muss das Pendeln rechts gleich hoch hinauf. Deshalb trägt das Todespendel seinen Namen nicht zurecht ( A 8 ). Wenn du dich nicht nach vorne bewegst, kann dir absolut nichts passieren. Das mit derselben Höhe funktioniert faszinierender Weise sogar auch dann, wenn das Pendel durch einen Nagel blockiert wird (B 14.13). 1000 J a b c d e 1000 J Hebeenergie Bewegungsenergie 0 J 500 J 500 J 1000 J 0 J 500 J 500 J 0 J B 14.13 Auch wenn das Pendel durch einen Nagel blockiert wird, schwingt es rechts auf dieselbe Höhe. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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