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==Leere Seite==
 
 
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==Aufgaben zur Energie==
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====Energieträger und Energieformen====
  
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'''1)''' Eine Batterie ist ein Energieträger. Denn in der Batterie steckt Energie, mit der man einen Motor antreiben kann.
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*Nenne drei weitere Gegenstände, die auch Energieträger sind und sage, was man mit dieser Energie machen kann.
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'''2)''' Die Tabelle zeigt, welche verschiedenen Namen man der Energie verschiedener Träger gegeben hat.
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*Nenne für jede Energieform ein ''anderes'' Beispiel in folgender Art:
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:"Der Wind, also Luft, die sich schnell bewegt, enthält Bewegungsenergie."
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!
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Energieträger
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! colspan="2" "|
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Name der Energieform
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Holz
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|colspan="2"|chemische Energie
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heißes Wasser
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|colspan="2"|Wärmeenergie
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geriebener Luftballon
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|colspan="2"|elektrische Energie
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Licht
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|colspan="2"|Lichtenergie<ref>Das Licht selbst besteht nicht aus Energie, es enthält die Energie! Was das Licht selbst ist, kann man nicht so einfach beantworten.</ref>
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laufender Mensch
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|Bewegungsenergie
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|rowspan="3"|mechanische Energie
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[[Media:Luftballon Druecken.jpg|zusammengedrückter Luftballon]]
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|Spannenergie
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hochgelegenes Wasser in einem Stausee
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|Lageenergie
 
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==Aufgaben zur Impulsmenge und zum 2. Newtonschen Gesetz==
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<br style="clear: both" />
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====1) Impulsmengen berechnen====
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[[Datei:Möve_fliegend.jpg|thumb|140px]]
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Berechne jeweils die Impulsmenge:
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:a) Ein Vogel mit der Masse 100 g fliegt mit 36 km/h.
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:b) Ein Fußgänger (m=72 kg) läuft mit 5 km/h.
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:c) Ein Auto (m=1 t) fährt mit 36 km/h.
+
  
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====2) Bewegungsmenge im Wasserbehältermodell====
+
'''3)''' Aus der Tabelle kann man ablesen:
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Anke und ihr Papa fahren zusammen Rad. Anke wiegt 40 kg, ihr Vater 90 kg, jedes ihrer Räder 10kg. Sie fahren mit 18 km/h nebeneinander.
+
:"Mit der Energie von 38 Stunden Sonnenlicht auf einen Quadratmeter kann man den Akku eines E-Autos aufladen."
−
:a) Wieviel Impuls steckt in Anna, in ihrem Vater und wieviel in den beiden Rädern?
+
*Bilde drei weitere Sätze in dieser Art.
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:Stelle dies mit dem Wasserbehältermodell dar.
+
−
:b) Wie schnell muss Anke fahren, um genausoviel Impuls wie ihr Vater zu haben? (mit Rädern)
+
−
:Stelle auch dies im Wasserbehältermodell dar.
+
  
−
====3) Ball und Gewehrkugel====
+
{|class="wikitable" style="text-align: right; "
−
Ein Tennisball (m=57g) kann bei einer Geschwindigkeit von 5 km/h einen Holzklotz umschmeißen.
+
!style="border-style: solid; border-width: 5px "|
−
:Wie schnell muß dazu eine Luftgewehrkugel sein, wenn sie nur 0,541 g Masse hat?
+
Gegenstand
  
 +
!style="border-style: solid; border-width: 5px "|
 +
Energiemenge in Joule
  
−
====4) Das Wasserbehältermodell I====
+
|-
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*In der Tabelle ist außer der ersten Spalte einiges durcheinandergeraten. Sortiere es wieder richtig.
+
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
 +
Sonnenlicht auf einen m<sup>2</sup> für eine Sekunde
 +
 
 +
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
 +
1.300 J
  
−
{|class="wikitable"
 
−
!Bewegung
 
−
!Wasserbehälter
 
 
|-
 
|-
−
|| Impulsmenge || Grundfläche 
+
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|  
 +
ein Liter Benzin
 +
 
 +
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
 +
30.000.000 J
 +
 
 
|-
 
|-
−
|| Masse ||  Wassermenge 
+
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|  
−
|-
+
Akku eines E-Autos<ref>Siehe Wikipedia: [https://de.wikipedia.org/wiki/Tesla_Model_3#Batterietechnik Tesla Model 3]</ref>
−
|| Geschwindigkeit  || Abflussrate
+
 
 +
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
 +
180.000.000 J
 +
 
 
|-
 
|-
−
|| Kraft  || Zuflussrate
+
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|  
−
|-
+
aufgepumpter Fahrradreifen
−
|| Reibungskraft  || Wasserhöhe
+
−
|}
+
  
−
====5) Jemanden anschieben====
+
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
−
Moritz wird von Karla wird auf einem Bürodrehstuhl angeschoben. Seine (träge) Masse beträgt 70kg und die des Stuhls 10kg. Dabei wird er 2 m/sec schnell.
+
600 J
−
*Wieviel Impuls steckt in Moritz und wieviel im Stuhl?
+
−
*Mit welcher mittleren Kraft schiebt Karla, wenn sie eine halbe (ganze) Sekunde lang geschoben hat?
+
  
−
====6) Roller fahren====
+
|-
−
[[Datei:Tretroller.jpg|thumb|100px]]
+
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|  
−
Tina steht mit ihrem Roller auf einer ebenen Straße. Zusammen haben sie eine Masse von 50kg. Dann schubst sie sich zweimal  von der Straße ab. Beim ersten Mal eine Sekunde lang mit einer Kraft von 100N, beim zweiten Mal eine halbe Sekunde lang mit einer Kraft von 60N. Dazwischen rollt sie für zwei Sekunden.
+
Schulranzen auf einem ein Meter hohen Tisch
−
*Wieviel Impuls hat Tina nach dem ersten und nach dem zweiten Anschubsen und wie schnell ist sie jeweils? (Rechne ohne Reibung, also ohne Impulsverlust.)
+
  
−
Die gerade eben noch vernachlässigte Reibungskraft beträgt für Tina und ihren Roller konstant 10 Newton.
+
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
−
*Wie lange nach dem zweimaligen Anschubsen kann Tina noch rollen, bevor sie stehen bleibt?
+
100 J
−
*Wie könnte sie sich in regelmäßigen Abständen vom Boden abstoßen, um mit gleichbleibender Geschwindigkeit zu fahren?
+
  
−
====7) Das Wasserbehältermodell II====
+
|-
−
Beschreibe jeweils die Situationen oder Abläufe, indem du passende Wasserbehältermodelle mit dem richtigen Zu- und Abfluß zeichnest.
+
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
 +
Ein Liter kochendes Wasser<ref>Im Vergleich zu Zimmertemperatur bei 20°C.</ref>
  
−
*Paul und Pauline fahren Skatebord
+
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
−
:Paul und Pauline stehen mit ihrem Skateboard auf der Straße. Beide stoßen sich für eine halbe Sekunde mit einer Kraft von 80 Newton vom Boden ab. Paul hat aber doppelt so viel Masse wie Pauline.
+
300.000 J
  
−
*Pauline und Antonia fahren zusammen Fahrrad
+
|-
−
:Beide haben in etwa die gleiche Masse und sind auch gleichschnell. Vor der Ampel kommt Pauline innerhalb von drei Sekunden zum Stehen. Antonia dagegen kann mit ihren besseren Bremsen sogar in anderthalb Sekunden anhalten.
+
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
 +
Fahrradfahrerin mit 30 km/h
  
−
*Pauline fährt Rad
+
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
−
:Zuerst steht sie an der Ampel. Dann tritt sie mit einer gleichbleibenden Kraft in die Pedale, bis sie schließlich mit konstanter Geschwindigkeit fährt. Nach einer Weile hört sie auf zu treten und läßt es gemütlich ausrollen.
+
3.000 J
 +
|-
 +
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
 +
eine Tafel Schokolade
 +
|style="border-style: solid; border-width: 5px "|
 +
2.000.000 J
  
−
====8) Widerstände beim Radfahren====
+
|}
−
[[Datei:Fahrrad_Widerstandsdiagramm.png|thumb|250px]]
+
<br style="clear: both" />
−
In diesem Widerstandsdiagramm ist die Reibungskraft F über die Geschwindigkeit aufgetragen. Die Reibungskraft setzt sich aus dem geschwindigkeitsunabhängigen Rollwiderstand und der Luftreibung zusammen.
+
  
−
Paula fährt auf ebener Strecke mit einer konstanten Geschwindigkeit von 6 m/s.
+
==Energiewandler / Energieumlader==
−
*Wie groß ist jetzt die Reibungskraft und wie groß die antreibende Kraft?
+
−
Danach tritt Paula so in die Pedale, dass die antreibende Kraft auf 40N ansteigt.
+
−
*Wie schnell wird sie jetzt?
+
  
−
====9) Die Weltraumwaage SLAMMD====
+
[[Datei:Aufgaben_Energieumlader.png|399px|left]]
−
Das "Space Linear Acceleration Mass Measurement Device", kurz SLAMMD bestimmt auf der ISS (International Space Station) die Masse von AstronautInnen durch eine lineare Beschleunigung. ([http://www.youtube.com/watch?v=qE4OoE93fX0 Demovideo])
+
'''4) Energie für Maschinen'''
  
−
Bei einer Messung wurde die Person durch eine Kraft von 50 Newton in 1,2 Sekunden auf eine Geschwindigkeit von 0,8 Meter pro Sekunde beschleunigt.
+
Ein Automotor bekommt mit dem Benzin seine Energie und setzt damit das Auto in Bewegung. Der Motor wird dabei auch sehr heiss. Der Motor lädt die Energie vom Benzin auf die Bewegung des Autos und auf den heissen Motor um. 
 +
:'''a)''' Trage in die Energieumladerdiagramme die passenden Energieträger oder den Namen des Umladers ein!
 +
:'''b)''' Wie kann man Energie von Licht auf Bewegung umladen? Zeichne dazu zwei geeignete Energieumlader hintereinander.
 +
<br style="clear: both" />
  
−
*Wie groß ist deren (träge) Masse?
+
[[Datei:Aufgabe_Energie_für_Mensch_und_Tier.png|435px|left]]
 +
'''5) Energie für den Menschen'''
  
−
====10) Der Anschnallgurt====
+
Mit welchen Energieträgern bekommen der Mensch, eine Kuh, eine Graspflanze und eine Weizenpflanze ihre Energie? In welche Träger wird die Energie hineingesteckt?
−
Der Gurt verhindert bei einem Autounfall stärkere Verletzungen.
+
'''a)''' Trage die Begriffe in die Diagramme unter die Pfeile ein!
 +
Körner/Fleisch           Körner
 +
Muskelmasse&Fett&Milch    Muskelmasse&Fett&Milch 
 +
Kot&Urin                  Kot&Urin
 +
Wärme                   Wärme
 +
Grashalme           Grashalme
 +
Bewegung                  Bewegung
 +
Licht                   Licht
  
−
Wie groß sind wohl die Kräfte auf den Kopf der FahrerIn bei einem Aufprall mit 50 km/h auf ein festes Hindernis mit und ohne Gurt?
+
'''b)''' Zeichne eine Energieumladerkette für einen Menschen, der nur Fleisch isst und einen Menschen, der nur Brot ist. Wo kommt schlußendlich die Energie für den Menschen her?
 +
<br style="clear: both" />
  
−
Mit Hilfe dieses [http://www.youtube.com/watch?v=QiEtaTROW_4&feature=related Videos vom TCS] wurde die Zeitdauer des Abremsens des Kopfes mit und ohne Gurt abgeschätzt. In den Zeitlupenaufnahmen wurden ca. 500 Bilder pro Sekunde aufgenommen, also alle 2 msec ein Bild gemacht.
+
'''6) Viele verschiedene Energieumlader'''
  
−
:Abremsen durch Aufprall auf Frontscheibe und Lenkrad: ca. 6 msec
+
In [[Media: Energieumlader-Tabelle_teilausgefüllt_als_Aufgabe.pdf|dieser Tabelle]] sind viele Energieumlader aufgeführt. Auf der linken Seite sieht man, mit welchem Träger sie ihre Energie bekommen und oben kann man ablesen, mit welchem Träger sie die Energie wieder abgeben. Ein Baum bekommt seine Energie mit dem Licht und speichert sie in seinem Holz. Ein Ofen wiederum kann seine Energie mit Holz bekommen und sie mit der warmen Luft wieder abgeben.
−
:Abremsen durch den Gurt: ca. 44 msec
+
  
−
Ein menschlicher Kopf hat eine Masse von ca. 3-4kg ([http://hypertextbook.com/facts/2006/DmitriyGekhman.shtml], [http://www.smf.org/docs/articles/pdf/chingtechbrief.pdf]).
+
*Ergänze die farbig markierten Lücken mit geeigneten Energieumladern.
  
−
*Berechne die wirkenden Kräfte beim Abbremsen und vergleiche sie mit der Gewichtskraft des Kopfes.
+
==Fußnoten==
 +
<references>

Aktuelle Version vom 31. Dezember 2025, 15:13 Uhr

Aufgaben zur Energie

Energieträger und Energieformen

1) Eine Batterie ist ein Energieträger. Denn in der Batterie steckt Energie, mit der man einen Motor antreiben kann.

  • Nenne drei weitere Gegenstände, die auch Energieträger sind und sage, was man mit dieser Energie machen kann.

2) Die Tabelle zeigt, welche verschiedenen Namen man der Energie verschiedener Träger gegeben hat.

  • Nenne für jede Energieform ein anderes Beispiel in folgender Art:
"Der Wind, also Luft, die sich schnell bewegt, enthält Bewegungsenergie."

Energieträger

Name der Energieform

Holz

chemische Energie

heißes Wasser

Wärmeenergie

geriebener Luftballon

elektrische Energie

Licht

Lichtenergie[1]

laufender Mensch

Bewegungsenergie mechanische Energie

zusammengedrückter Luftballon

Spannenergie

hochgelegenes Wasser in einem Stausee

Lageenergie


3) Aus der Tabelle kann man ablesen:

"Mit der Energie von 38 Stunden Sonnenlicht auf einen Quadratmeter kann man den Akku eines E-Autos aufladen."
  • Bilde drei weitere Sätze in dieser Art.

Gegenstand

Energiemenge in Joule

Sonnenlicht auf einen m2 für eine Sekunde

1.300 J

ein Liter Benzin

30.000.000 J

Akku eines E-Autos[2]

180.000.000 J

aufgepumpter Fahrradreifen

600 J

Schulranzen auf einem ein Meter hohen Tisch

100 J

Ein Liter kochendes Wasser[3]

300.000 J

Fahrradfahrerin mit 30 km/h

3.000 J

eine Tafel Schokolade

2.000.000 J


Energiewandler / Energieumlader

Aufgaben Energieumlader.png

4) Energie für Maschinen

Ein Automotor bekommt mit dem Benzin seine Energie und setzt damit das Auto in Bewegung. Der Motor wird dabei auch sehr heiss. Der Motor lädt die Energie vom Benzin auf die Bewegung des Autos und auf den heissen Motor um.

a) Trage in die Energieumladerdiagramme die passenden Energieträger oder den Namen des Umladers ein!
b) Wie kann man Energie von Licht auf Bewegung umladen? Zeichne dazu zwei geeignete Energieumlader hintereinander.


Aufgabe Energie für Mensch und Tier.png

5) Energie für den Menschen

Mit welchen Energieträgern bekommen der Mensch, eine Kuh, eine Graspflanze und eine Weizenpflanze ihre Energie? In welche Träger wird die Energie hineingesteckt? a) Trage die Begriffe in die Diagramme unter die Pfeile ein! 

Körner/Fleisch	          Körner
Muskelmasse&Fett&Milch    Muskelmasse&Fett&Milch  	
Kot&Urin                  Kot&Urin
Wärme	                  Wärme
Grashalme	          Grashalme
Bewegung                  Bewegung
Licht	                  Licht

b) Zeichne eine Energieumladerkette für einen Menschen, der nur Fleisch isst und einen Menschen, der nur Brot ist. Wo kommt schlußendlich die Energie für den Menschen her?

6) Viele verschiedene Energieumlader

In dieser Tabelle sind viele Energieumlader aufgeführt. Auf der linken Seite sieht man, mit welchem Träger sie ihre Energie bekommen und oben kann man ablesen, mit welchem Träger sie die Energie wieder abgeben. Ein Baum bekommt seine Energie mit dem Licht und speichert sie in seinem Holz. Ein Ofen wiederum kann seine Energie mit Holz bekommen und sie mit der warmen Luft wieder abgeben.

  • Ergänze die farbig markierten Lücken mit geeigneten Energieumladern.

Fußnoten

  1. ↑ Das Licht selbst besteht nicht aus Energie, es enthält die Energie! Was das Licht selbst ist, kann man nicht so einfach beantworten.
  2. ↑ Siehe Wikipedia: Tesla Model 3
  3. ↑ Im Vergleich zu Zimmertemperatur bei 20°C.
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