Energieformen

Arbeitsblätter mit Übungen und Aufgaben zu den Energieformen für Physik in der 8. Klasse am Gymnasium - mit Lösungen!

Im Alltag stoßen wir sehr oft auf den Begriff „Energie“. Sei es bei der „Energiekrise“, dem „Energiesparen“ oder einfach beim Sport, wenn man Energie braucht. In der Physik beschreibt „Energie“ allerdings eine Art Antrieb für Vorgänge, die nicht von sich selbst heraus ablaufen können. Man kann Energie nie sehen, erfahren aber ihre Wirkungen. Beispiele hierfür sind:

• Wind treibt Segelboot an
• Ball trifft uns am Kopf und tut weh
• Die Weihnachtspyramide dreht sich, wenn die Kerzen brennen

Das Formelzeichen für Energie ist E. Die Einheit für Energie ist Joule (J)

Die drei wichtigsten mechanischen Energieformen sind:

• Bewegungsenergie (oder kinetische Energie)
• Lageenergie (oder Höhenenergie)
• Spannenergie
   

Außerdem gibt es noch die elektrische Energie, die Lichtenergie und die innere Energie.

Je schneller ein Körper ist und je größer seine Masse ist, desto mehr Energie steckt in seiner Bewegung. Also besitzen alle massereichen Körper, die eine gewissen Geschwindigkeit aufweisen, Bewegungsenergie.

Die Bewegungsenergie eines Körpers kann berechnet werden mit der Formel:

• E_kin=1/2∙m∙v2
   

m = Masse des Körpers
v = Geschwindigkeit des Körpers

Je größer die Höhe ist, in der sich ein Körper befindet, und je größer seine Masse ist, desto mehr Lageenergie besitzt er. Für eine Knetkugel die auf den Boden fällt ist also die Lageenergie höher, je größer die Höhe ist, aus der man sie fallen lässt.

Die Höhen-/Lageenergie eines Körpers kann berechnet werden mit der Formel:

• E_H=F_G∙h=m∙g∙h
   

F_G = Gewichtskraft des Körpers
h = Höhe über dem Nullniveau
m = Masse des Körpers
g = Fallbeschleunigung ( g = 9,81 m/s²)

Die Energie, die in einem gespannten Bogen oder Gummiband, oder in einer gestauchten oder gespannten Feder steckt, nennt man Spannenergie. Je größer die Spannstrecke/ Stauchstrecke und die Federkonstante, desto größer ist die gespeicherte Spannenergie.

Die Spannenergie einer elastischen Feder kann berechnet werden mit der Formel:

• Esp=12∙D∙s2
   

D = Federkonstante
s = Stauchung/Dehnung der Feder

Spannenergie und Lageenergie gehören beide zur potentiellen Energie.

Elektrische Energie wird zum Betreiben von elektrischen Geräten gebraucht. Die Quelle unserer elektrischen Energie für den Haushalt befindet sich in den Generatoren der Kraftwerke, in denen durch Energieumwandlungen elektrische Energie entsteht. Durch elektrischen Strom wird diese Energie dann in die Haushalte transportiert.

Auch in Licht ist Energie gespeichert, mit deren Hilfe man Gegenstände erwärmen kann. Laserlicht kann sogar so stark gebündelt werden, dass es noch energiereicher ist. In Solarzellen kann diese Lichtenergie direkt in elektrische Energie umgewandelt werden.

Unter diesem Begriff fasst man alle Energieformen im inneren eines Körpers zusammen. Man unterscheidet:

• Thermische Energie,
• Chemische Energie und
• Kernenergie
   

Bei Änderung der thermischen Energie ändert sich die Temperatur eines Körpers (zum Beispiel Reiben der Hände aneinander erzeugt Wärme). Energie, die durch chemische Reaktionen freigesetzt wird, bezeichnet man als chemische Energie (zum Beispiel in einer Batterie). Bei der Kernspaltung wird ein schwerer Atomkern in Kernbruchstücke und Neutronen zerteilt. Hierbei wird sehr viel Kernenergie frei, die in dem schweren Atomkern gespeichert war.