55 14 Burger und Pommes dass die Abstände immer größer werden. Genau in dem Moment, wenn der Ball den Boden berührt (c), ist die Hebeenergie auf null abgesunken und die Bewegungsenergie maximal. Dann knautscht sich der Ball zusammen (ähnlich wie in B 14.6). Nun stecken alle Joule in der Verformungsenergie. Jetzt geht es wieder retour. Der Ball entspannt sich und hüpft mit maximaler Geschwindigkeit weg. Während er aufsteigt (d) sinkt die Bewegungsenergie, bis am höchsten Punkt (e) nur mehr Hebeenergie vorhanden ist. B 14.16 In diesem Bild sind vier Energien beteiligt. Gut, jetzt fällt aber auf, dass der Ball bei e nicht mehr so hoch ist wie bei a! Du kennst das aus dem Alltag, dass ein Ball immer lascher hopst, bis er zum Schluss dann liegen bleibt. Wo ist die Energie nun hin? Die „fehlenden“ Joule stecken in der Wärmeenergie! Wir haben diese bis jetzt vereinfacht unter den Tisch fallen lassen. Die Wärmeenergie ist in gewisser Weise der Friedhof der Energie. Früher oder später landen dort alle Joule. Zu Beispiel erwärmen sich Boden und Ball bei jedem Aufprall und deshalb verliert der Basketball an Höhe. Auch ein Roller Coaster verliert durch die Reibung an Höhe! Wenn er im Ziel steht, stecken alle Joule vom Beginn in der Wärmeenergie. Und auch ein Pendel bleibt irgendwann stehen, weil die Luftreibung die Bewegungsenergie aufzehrt und in Wärme umgewandelt hat. Wenn man alle möglichen Energieformen miteinbezieht, kann man aber folgendes festhalten: Die Menge der Joule im Universum ist immer gleich groß. Energie kann also weder erzeugt noch vernichtet werden, sie kann nur von einer Form in eine andere umgewandelt werden. Man nennt das den Energieerhaltungssatz, und dieser wurde vom Arzt Robert Mayer bereits um 1850 entdeckte. Der Energieerhaltungssatz gilt als wichtigstes Gesetz in den gesamten Naturwissenschaften, weil er nicht nur in der Physik, sondern auch in Chemie, Biologie oder Medizin eine große Rolle spielt und viele Effekte erklären kann. Sehen wir uns dazu einige Beispiele an. B 14.14 Modell für einen Roller Coaster: Die Kugel wird schneller und erreicht am tiefsten Punkt das höchste Tempo. Wenn sie durch den Looping rollt, gewinnt sie wieder an Höhe und verliert dabei an Tempo. Auch beim Roller Coaster ( A 6 ) ist es so: Es wandeln sich pausenlos Hebeenergie und Bewegungs- energie ineinander um, zum Beispiel auch bei einem Looping (B 14.14). Die Gesamt- energie bleibt aber immer erhalten. Auch wenn wir die Verformungsenergie mit an Bord nehmen, stimmt das immer noch. Das kann man sehr eindrucksvoll bei einem Stabhochsprung sehen, bei dem auch die Elastizität des Stabes eine Rolle spielt. Von springenden Bällen war ja schon in Kap. 11 die Rede. Sehen wir uns noch einmal das beeindruckende Bild des hüpfenden Basketballs aus Sicht der Energie an (B 14.16). Bei a ist die Hebeenergie maximal. Sie wandelt sich beim Fallen (b) nach und nach in Bewegungsenergie um. Das kannst du daran erkennen, B 14.15 Ein Stabhochspringer in Aktion: Nach dem Einstich des Stabes beginnt sich dieser stark zu biegen und erhält dadurch Verformungsenergie. Trotzdem bleibt die Summe der Energie erhalten. a e d c b Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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