KLASSE 9 · LERNWISSEN

Mechanische Energie und Fallbewegung – Grundprinzipien

So funktioniert es

Mechanische Energie umfasst die kinetische (Bewegungs-) und die potenzielle (Lage-)Energie eines Körpers. Beim freien Fall aus der Ruhe wird potenzielle Energie in kinetische Energie umgewandelt. Die Summe aus potenzieller und kinetischer Energie bleibt erhalten, wenn Luftwiderstand und Reibung vernachlässigt werden. Für einen Körper, der aus der Ruhe fällt, hängt die Fallgeschwindigkeit dann von der Fallhöhe und der Erdbeschleunigung ab. Mechanische Arbeit ist bei konstanter Kraft in Wegrichtung das Produkt aus Kraft und Weg.

Merke
Die mechanische Gesamtenergie bleibt in einem abgeschlossenen System ohne Energieverluste erhalten: E_mech = E_pot + E_kin. Potenzielle Energie berechnet sich als m·g·h, kinetische Energie als 0,5·m·v². Beim freien Fall aus der Ruhe ohne Luftwiderstand wird potenzielle in kinetische Energie umgewandelt; daraus folgt für die Geschwindigkeit v = √(2·g·h).

Ein Beispiel

Ein Ball (m = 0,2 kg) fällt aus 5 m Höhe. Welche potenzielle Energie hat er vor dem Fall? (g = 9,81 m/s²)

E_pot = m·g·h = 0,2·9,81·5 = 9,81 J. Der Ball besitzt vor dem Fall 9,81 Joule potenzielle Energie.

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