Lageenrgie Starthöhe 100%
Maximum Looping 80%
halbe Höhe 50%
Lageenergie 0%
Energie der Lage
Energie der Bewegung
Gesamt- energie
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Bewegung oder Lage eines Körpers können mit Hilfe der Vorstellung von Energie als Zustände eines Systems beschrieben werden.
Die Änderung der Geschwindigkeit oder Lage eines Körpers in einem System sind dann Vorgänge, die durch die Änderung der Energie erfasst werden.
Hier wird dies anhand der Betrachtung der Energieformen und ihrer Anteile während einer Achterbahnfahrt durch einen Looping verdeutlicht. Die Zustände sind die Energiebeträge zu einem bestimmten Zeitpunkt der Fahrt, die Vorgänge sind die Zu- oder Abnahme von Höhe und Geschwindigkeit.
Die Gesamtenergie bleibt immer erhalten. Allerdings wird in der Realität durch Reibung ein Teil der mechanischen Energie in innere Energie des Wagens und der Umgebung umgewandelt.
Anhand der Achterbahnfahrt lässt sich auch der Zusammenhang von Energie und Arbeit verdeutlichen.
Die Energie der Lage zu Beginn gibt das Arbeitsvermögen des Wagens wieder und ist dem Wert nach gleich der Arbeit, die zum Erreichen dieser Lage erforderlich ist.
Starte die Achterbahn-Fahrt und beschreibe die Entwicklung der Energiebeträge.
Hilfestellung gibt die Einblendung mit der Taste [T].
Überlege, wann der Wagen welche Form von Arbeit verrichtet.
Überlege, wann der Wagen welche Form von Arbeit verrichtet.
Im oberen Bereich der Achterbahn, also beim Start und im Scheitelbereich des Loopings, gilt:
Zustand: Energie der Lage maximal; Energie der Bewegung minimal.
Bei der Auffahrt im Looping (und wenn der Wagen in die Startposition gebracht wird) gilt: Vorgang: Geschwindigkeit abnehmend; Höhe zunehmend.
Bei der Abfahrt nach dem Start und im Looping gelten: Vorgang: Geschwindigkeit zunehmend; Höhe abnehmend.
Im unteren Bereich der Achterbahn, also v. a. auf Höhe der ebenen Passagen gilt: Zustand: Energie der Lage minimal; Energie der Bewegung maximal. Während der Abfahrten wird Beschleunigungsarbeit verrichtet.
Um in die Ausgangssituation zu kommen und während der Steigung im Looping wird Hubarbeit verrichtet.
Bei der Auffahrt im Looping (und wenn der Wagen in die Startposition gebracht wird) gilt: Vorgang: Geschwindigkeit abnehmend; Höhe zunehmend.
Bei der Abfahrt nach dem Start und im Looping gelten: Vorgang: Geschwindigkeit zunehmend; Höhe abnehmend.
Im unteren Bereich der Achterbahn, also v. a. auf Höhe der ebenen Passagen gilt: Zustand: Energie der Lage minimal; Energie der Bewegung maximal. Während der Abfahrten wird Beschleunigungsarbeit verrichtet.
Um in die Ausgangssituation zu kommen und während der Steigung im Looping wird Hubarbeit verrichtet.
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Ansprechpartner
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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
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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
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