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Ein Körper hängt an einem Faden und wird auf zwei verschiedene Höhen ausgelenkt.
Zusätzlich kann ein Bleistift als Hindernis auf halber Länge des Fadens eingebaut werden.
Es wird jeweils die beim Pendeln erreichte Endhöhe mit der Ausgangshöhe verglichen.
Durch das Anheben des Körpers wird ihm Energie zugeführt, und zwar umso mehr, je höher der Körper ausgelenkt wird. Die Energie eines mechanischen Systems ist eine abstrakte, mengenhafte Größe zur Beschreibung von Zuständen. Ihr Betrag wird über ein weitere Größe wie z. B. Höhe oder Geschwindigkeit erschlossen.
Mit der Ausgangshöhe ist die Energie der Lage bzw. potenziellen Energie EL (auch Epot) verknüpft. Beim Pendeln selbst kommt auch die Energie der Bewegung EB (bzw. kinetische Energie Ekin) zum Tragen. Eine weitere Energieform ist die Spannenergie, z. B. bei Gummis oder Federn. Die Einheit der Energie E ist 1 Joule (J). Energie lässt sich speichern und übertragen. Energie bleibt erhalten, wenn Sie innerhalb eines Systems übertragen wird.
Durch das Anheben des Körpers wird ihm Energie zugeführt, und zwar umso mehr, je höher der Körper ausgelenkt wird. Die Energie eines mechanischen Systems ist eine abstrakte, mengenhafte Größe zur Beschreibung von Zuständen. Ihr Betrag wird über ein weitere Größe wie z. B. Höhe oder Geschwindigkeit erschlossen.
Mit der Ausgangshöhe ist die Energie der Lage bzw. potenziellen Energie EL (auch Epot) verknüpft. Beim Pendeln selbst kommt auch die Energie der Bewegung EB (bzw. kinetische Energie Ekin) zum Tragen. Eine weitere Energieform ist die Spannenergie, z. B. bei Gummis oder Federn. Die Einheit der Energie E ist 1 Joule (J). Energie lässt sich speichern und übertragen. Energie bleibt erhalten, wenn Sie innerhalb eines Systems übertragen wird.
Lass mit Hilfe der Start-Taste den Körper aus Höhe 1 und Höhe 2 pendeln.
Vergleiche jeweils die Endhöhe mit der Ausgangshöhe.
Zu der Ausgangshöhe kannst du dir eine Hilfslinie zuschalten. Wiederhole den Versuch mit dem Hindernis und vergleiche wiederum die Endhöhe mit der Ausgangshöhe.
Was stellst du fest? Beantworte die folgenden Fragen: Wie ändert sich - vereinfacht dargestellt - der Anteil der Energieformen im Verlauf der Pendelbewegung? Geht beim Pendeln Energie verloren?
Zu der Ausgangshöhe kannst du dir eine Hilfslinie zuschalten. Wiederhole den Versuch mit dem Hindernis und vergleiche wiederum die Endhöhe mit der Ausgangshöhe.
Was stellst du fest? Beantworte die folgenden Fragen: Wie ändert sich - vereinfacht dargestellt - der Anteil der Energieformen im Verlauf der Pendelbewegung? Geht beim Pendeln Energie verloren?
Unter Vernachlässigung der Luftreibung erreicht der Körper mit und ohne Hindernis jeweils die Ausgangshöhe.
Zu Beginn der Bewegung ist EL maximal und nimmt bis zum "Scheitelpunkt" ab, ab dann wieder zu.
Mit EB verhält es sich genau umgekehrt. Die Gesamtenergie im System bleibt idealerweise erhalten.
Der Betrag von EL ist bei Ausgangs- und Endhöhe gleich. Daran ändert auch das Hindernis nichts, das den Faden beim Pendeln auf halben Wege verkürzt.
Realistischerweise wird wegen der Luftreibung die Ausgangshöhe nicht ganz erreicht.
Dennoch bleibt im System "Körper und Umgebung" die Gesamtenergie erhalten. Ein kleiner Teil der mechanischen Energie wird in innere Energie umgewandelt und führt z. B. zur Erhöhung der Temperatur der Umgebung. Man sagt, die Energie wird entwertet.
Der Betrag von EL ist bei Ausgangs- und Endhöhe gleich. Daran ändert auch das Hindernis nichts, das den Faden beim Pendeln auf halben Wege verkürzt.
Realistischerweise wird wegen der Luftreibung die Ausgangshöhe nicht ganz erreicht.
Dennoch bleibt im System "Körper und Umgebung" die Gesamtenergie erhalten. Ein kleiner Teil der mechanischen Energie wird in innere Energie umgewandelt und führt z. B. zur Erhöhung der Temperatur der Umgebung. Man sagt, die Energie wird entwertet.
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Ansprechpartner
Michael Wagner
Naturwissenschaftliche Medienmodule, Autoren:
Prof. Dr. Bernd Baumann, Wolfram Bäurle, Joachim Böttner
Maria Beier, Dr. Irmtraud Beyer, Manfred Bergau
Prof. Dr. Susanne Bickel-Sandkötter, Dr. Angelika Gauß
Paul Gietz, Carola Gorke, Barbara Hoppe, Dr. Jürgen Kirstein
et al., Andrea Kunz, Prof. Dr. Horst Müller, Prof. Dr. Peter Möller
Reinhard Peppmeier, Dr. Helmut Prechtl, Burkhard Priesnitz
Sonja Riedel, Hans Joachim Rösner, Bernd Schäpers
Burkhard Schäfer, Karola Schnurr, Thomas Seilnacht
Dr. Hans-Jürgen Seitz, Bernhard Spieldenner, Gregor Svoboda
Karl-Heinz Umlauft, Heiko Wontroba, Martina Weißmeyer
Dr. Norbert Welsch et al., Welsch & Partner,Jörg Wolter
Softwareentwicklung und Screendesign
Welsch & Partner, Tübingen
Naturwissenschaftliche Medienmodule, Animationen, Grafiken:
Mathias Balonier, Lützelbach
DIM Digitale Medien, Berlin
iAS interActive Systems GmbH, Marburg
Dr. Jürgen Kirstein et al, TU Berlin Jörg Mair, Herrsching
Karin Mall, Berlin Alfred Marzell, Schwäbisch Gmünd
normaldesign GbR (Maria und Jens-Peter Becker), s.u. PSE
Bernhard Spieledenner, Schwalbach/Saar
Welsch & Partner, Tübingen
Prof. Jürgen Wirth, Dreieich
Grafiken PSE
normaldesign GbR (Maria und Jens-Peter Becker),
Schwäbisch Gmünd
Bildquellennachweis
Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart (Archiv) oder gemeinfrei
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