3.2. Potentielle und kinetische Energie

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1 3.2. Potentielle und kinetische Energie
Frage: Was wird mit der Arbeit, die an einem Körper oder einem System von Massen verrichtet wurde? Wir stellen fest: Wird an einem Körper durch eine äußere Kraft Arbeit verrichtet, hat dies eine Veränderung eines Zustandes zur Folge. Arbeit als Prozess -> Zustandsänderung als Folge

2 Diese Zustandsänderung kann sein:
eine Veränderung seiner Lage (Hubarbeit, siehe Beispiel 1) eine Veränderung seines Bewegungszustandes (Beschleunigungsarbeit, siehe Beispiel 5) eine Veränderung seiner Form (Federspannarbeit, siehe Beispiel 4) Bei Rückkehr in die ursprüngliche Lage oder Abbremsung oder Entspannung der Feder kann wieder Arbeit verrichtet werden. Bei dissipativen Kräften (Reibung, siehe Beispiel 6) wird die aufgewendete Arbeit in Wärmeenergie verwandelt. Es gibt keine Fähigkeit des Körpers, Arbeit zu verrichten.

3 Die dem Körper durch Wirken einer konservativen Kraft (in einem Potentialfeld) zugeführte Arbeit wird in diesem vorübergehend gespeichert. Die gespeicherte Arbeit nennt man Energie. Die Energie kennzeichnet das in einem Körper oder einem System von Körpern enthaltene Arbeitsvermögen.

4 Wir können also auch sagen:
Eine an einem Körper durch eine konservative Kraft verrichtete Arbeit verändert die Energie des Körpers um den gleichen Betrag, wobei diese Änderung entweder in einer Änderung des Bewegungszustandes (Beschleunigungsarbeit, siehe Beispiel 4) oder in einer Änderung der Lage oder Form (Verschiebungsarbeit, siehe Beispiel 2, Verformungsarbeit) besteht. Im ersten Fall wird die verrichtete Arbeit als kinetische Energie gespeichert. Kinetisch deshalb, weil diese Energieform nur auftritt, wenn sich die Masse bewegt. Im zweiten Fall wird die verrichtete Arbeit als potentielle Energie gespeichert. Potentiell deshalb, weil diese Energie ggf. für einen späteren Versuch / Gebrauch zur Verfügung steht. Das Arbeitsvermögen (AV), welches in einem Körper aufgrund seiner Lage (in einem Potentialfeld<Gravitationsfeld, elektrisches Feld>) oder nach einer elastischen Verformung ist, bezeichnet man als potentielle Energie. Achtung! Es wird nur dann potentielle Energie angehäuft, wenn die wirkenden Kräfte konservative (Potential-)Kräfte sind, d. h. die verrichtete Arbeit unabhängig vom Weg ist.