Kategorie: Mechanik und Erhaltungsgrößen

  • Perpetuum Mobile

    Perpetuum Mobile

    Es wäre doch schön, wenn ein Schiff über den Ozean fährt, das die Energie für den Antrieb dadurch erhält, dass es das umgebende Meerwasser abkühlt und die gewonnene Energie für die Motoren verwendet. / Geht nicht. Wäre ein Perpetuum Mobile – und das gibt es nicht.

    Es wäre doch schön, wenn eine Wasserpumpe ihre Energie dadurch gewinnt, indem sie das Wasser wieder herunterlaufen lässt und durch ein Wasserrad schickt, das Strom „erzeugt“. Diese Maschine würde dann ewig laufen. / Geht nicht. Wäre ein Perpetuum Mobile – und das gibt es nicht.

    Link: https://de.wikipedia.org/wiki/Perpetuum_mobile

  • Äquivalenz von Masse und Energie

    Äquivalenz von Masse und Energie

    Energie und Masse können ineinander umgewandelt werden. Beschrieben wird diese Energie-Masse-Äquivalenz durch Einsteins berühmte Formel E=mc2 Anwendung findet das Ganze bei der Kernfusion in der Sonne – sie „verliert“ an Masse durch das Versenden von Energie. Oder bei der Kernspaltung: die zerfallenen Teilchen haben weniger Masse als das Ausgangsteilchen. Wir sprechen da oft von „Massendifferenzen“.

    Link: https://de.wikipedia.org/wiki/Äquivalenz_von_Masse_und_Energie

  • Ladungserhaltung

    Ladungserhaltung

    Erhaltungsgrößen sind wichtige geistige Konzepte. Das Verständnis davon. Gemeint ist: es passiert etwas, es gibt ein Vorher und ein Nachher. Was auch immer passiert ist, die Erhaltungsgrößen haben sich nicht geändert. Massen zum Beispiel sind Erhaltungsgrößen. Die Zutaten für einen Kuchen wiegen genau so viel wie ein Kuchen. Mit elektrischen Ladungen ist es ähnlich. Eine Ladung, die vorher da ist, muss nachher auch da sein.

    Etwas förmlicher ausgedrückt: „In einem abgeschlossenen System ist die Summe aller elektrischen Ladung konstant.“

    Link: https://de.wikipedia.org/wiki/Ladungserhaltung

  • Drehimpulserhaltung

    Wenn sich etwas dreht, bleiben zwei Sachen gleich: die Geschwindigkeit der Drehung in Kombination mit der Masse, und die Richtung der Drehachse. Es wäre falsch, wenn wir einfach sagen „die Geschwindigkeit der Drehung“ ist erhalten. Gemeint ist Folgendes. Bei einer Drehung dreht sich ja immer eine Masse. Diese Masse kann nahe der Drehachse sein, dann ist sie „unauffällig“, die Masseteilchen müssen ja hier nicht weiträumig durch die Gegend fliegen. Wenn die Masse weit aussen ist, dann ist sie wirkungsvoll. Wir sprechen hier vom Drehimpuls, der Masse, Geschwindigkeit und Distanz zur Drehachse kombiniert. Der muss erhalten bleiben.

    Am besten sieht man das an einem Beispiel: Eiskunstläufer machen eine Drehung am Eis. Arme weit ausgestreckt. Sie drehen sich langsam. Sie ziehen die Arme an, Drehimpuls muss erhalten bleiben, das System reagiert mit einer schnelleren Drehung. Und sie fallen nicht um, die Drehachse ist stabil.

    Weiteres Beispiel: Die Richtung der Drehachse der Erde ändert sich über das Jahr hinweg nicht (sie ist leicht gekippt gegenüber der Ekliptik, der Ebene der Erdumlaufbahn um die Sonne). Das führt zu den Jahreszeiten.

    Link: https://de.wikipedia.org/wiki/Drehimpuls

  • Impulserhaltung (Stöße, Autounfall, Billard)

    Impulserhaltung (Stöße, Autounfall, Billard)

    Wenn zwei Objekte aneinanderstoßen, treten sie in Wechselwirkung. Sie tauschen Impuls aus, und Energie. Wenn der Stoß hart ist, sieht die Situation anders aus, als wenn der Stoß weich ist, wenn es also eine Knautschzone gibt. Es kommt auf Geschwindigkeiten, Massen, Winkel und Knautschzonen an. Schön sind diese Prozesse bei Billard auch zu beobachten. Die Kugeln dort sind hart, es gibt keine Knautschzonen.

    Link: https://de.wikipedia.org/wiki/Stoß_(Physik)

    Wen schützen diese Leitplanken? Warum?

  • Energiewirtschaft und Nachhaltigkeit

    Energiewirtschaft und Nachhaltigkeit

    Wenn so viel in unserer Gesellschaft von Energie abhängt, muss sie bereitgestellt werden. Energiewirtschaft. Wirtschaften bedeutet, mit begrenzten Ressourcen umzugehen. Es ist nun keine Kunst, Erdölprodukte zu verbrennen, um sein Land zu betreiben. Es ist eine größere Kunst, nachhaltig Energie bereitzustellen, und nachhaltig bedeutet, dass es die natürlichen Ressourcen nicht ausbeutet, und das Klima nicht verändert. „Green Label“ wird oft gennant – Energie aus nachhaltigen Quellen: Wasserkraft, Windkraft, Solarenergie. Nachhaltigkeit bedeutet aber auch, dass sparsam mit Energie umgegangen wird. Bekannt ist hier der Rebound-Effekt: Flachbildschrime für Fernseher und Monitore brauchen weniger Energie als früher die Röhrenbildschirme. Das führte aber dazu, dass nun viel größere Monitore verwendet werden, der Einsparungseffekt ist dahin. Es ist also gar nicht so leicht, Energiewirtschaft und Nachhaltigkeit unter einen Hut zu bringen. Aber es geht.

    Link: https://de.wikipedia.org/wiki/Energiewirtschaft

  • Energieformen

    Energieformen

    Mit Energie kann man viele Sachen machen. Manchmal ist es gut, viel Energie zu haben, manchmal schlecht. Es gibt mehrere Energieformen: Aufgrund der Lage (Potenzielle Energie), der Geschwindigkeit (kinetische Energie), es gibt chemische Energie, Wärmeenergie, elektrische Energie, Bindungsenergie, und so weiter. Diese Energieformen können ineinander umgewandelt werden.

    Link: https://de.wikipedia.org/wiki/Energie

  • Energieumwandlung

    Energieumwandlung

    Vielleicht einer der wichtigesten zentralen Aussagen der Physik ist der „Energieerhaltungssatz“: In einem abgeschlossenen System kann Energie weder erzeugt noch vernichtet werden, Energieformen können aber ineinander umgewandelt werden. Dabei wird auch immer etwas Wärme übertragen – der Wirkungsgrad ist nie 100%.

    Ein Pendel wandelt kinetische Energie in potenzielle Energie um. Ein Motor wandelt elektrische Energie in kinetische Energie um. Ein Generator macht das umgekehrt. Es gibt unzählige Beispiele.

    Link: https://de.wikipedia.org/wiki/Energiewandler

  • Energieerhaltung

    Energieerhaltung

    Der Energieerhaltungssatz ist wohl einer der zentralsten Aussagen der Physik.

    Energie kann weder erzeugt noch vernichtet werden. Sie kann aber in verschiedene Formen umgewandelt werden.

    Es gibt viele Beispiele dafür: Reiben der Hände –> Wärme. Pendel/Schaukel: Potenzielle Energie <–> Kinetische Energie.

    Link: https://de.wikipedia.org/wiki/Energieerhaltungssatz

  • Arten der Wärmeübertragung

    Arten der Wärmeübertragung

    Wenn Energie von einem System mit mehr Innerer Energie in ein System mit weniger Innerer Energie fließt, sprechen wir von „Wärme“, die übertragen wird. Wärme ist also eine Prozessgröße, es ist ein Vorgang, ein Fließen damit verbunden. Die Natur bietet drei Möglichkeiten an, wie das passieren kann:

    1. Wärmeleitung: Die beteiligten Systeme stehen in direktem Kontakt.
    2. Wärmestrahlung: Das Ganze passier mit elektromagnetischer Strahlung (Licht)
    3. Wärmetransport: Es werd Materie selbst übertragen – Konvektion.

    Für alle drei Arten gibt es Heizungen, bzw. Wärmequellen, die wir aus dem Alltag kennen.

    Link: https://www.acin.tuwien.ac.at/fileadmin/cds/lehre/mblg/Modellbildung_Kapitel_3.pdf