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Energie, Erhaltungssätze, Arbeit und Leistung

Energie, Erhaltungssätze, Arbeit und Leistung

\textbf{Arbeit W}\\
Energie, die auf einen Körper übertragen wird. Dies geschieht immer entlang eines Weges s.

#H5P W = \vert \Vec{F} \vert \cdot \vert \Vec{s} \vert \cdot \cos{(\alpha)}

wobei $\alpha$ der Winkel zwischen der wirkenden Kraft und dem Weg ist.
Ist die Kraft in Richtung des Weges ($\alpha=0$) gerichtet, vereinfacht sich dies zu:

#H5P W = F \cdot s \cdot \underbrace{\cos{(\alpha=0)}}_{1} = F \cdot s

Die geleistete Arbeit ist die Differenz der Energien vor und nach der Krafteinwirkung:

#H5P W=E_{nachher}-E_{vorher}

Die Einheit der Arbeit und Energie ist Joule [J].
Ein Spezialfall stellt die \textbf{Hubarbeit} dar. Hier wird ein Körper entgegen einer konstanten Kraft (Erdbeschleunigung) parallel zu dieser um eine Höhe h gehoben.

#H5P W_H = F \cdot s = m \cdot g \cdot s= m \cdot g \cdot h

\textbf{Kinetische Energie E$_{kin}$}

Die kinetische Energie, auch Bewegungsenergie genannt, ist die Energie eines sich \textbf{bewegenden} Körpers mit der Masse m.

#H5P E_{kin} = \frac{1}{2}m \cdot v^2

Ein Körper, welcher sich nicht bewegt, hat natürlich keine Geschwindigkeit. Es gilt also v = 0. Dementsprechend hat ein sich nicht bewegender Körper keine kinetische Energie.\\

\textbf{Potentielle Energie E$_{pot}$}\\
Die potentielle Energie wird auch potenzielle Energie oder Lageenergie genannt.

#H5P E_{pot} = m\cdot g \cdot h

wobei h eine Höhendifferenz darstellt. Als Nullpunkt wird meist der Erdboden gewählt, das ist jedoch im Prinzip frei wählbar. Die Erdbeschleunigung g in der Nähe der Erdoberfläche ist g~$\approx$~9,81~$\frac{m}{s^2}$, gerundet g = 10 $\frac{m}{s^2}$.\\

\textbf{Leistung P}\\
Unter der Leistung verstehen wir die geleistete Arbeit W innerhalb eines Zeitintervalls $\Delta$t,

#H5P P = \frac{W}{\Delta t}

\textbf{Energieerhaltung}\\
Eine Sache die Du dir unbedingt merken solltest, wenn es um Energie geht ist, dass Energie weder erzeugt noch vernichtet werden kann!!!
Sie kann nur von einer Form in andere Form umgewandelt oder von einem Körper auf andere Körper übertragen werden.