Prístup a materiály Sila a impulz
Cesty k ENERGII
„Klasická“ postupnosť: kinematika -> sila -> práca -> energia.
RECENZIA: Vypracovať prístup k zložitým podmienkam. Je pochovaná bezprostrednosť porozumenia, sila konceptu je znížená. Definícia ako: „Energia je schopnosť pracovať„Energia sa vracia k zložitejšiemu pojmu práca a vo všeobecnosti znamená mechanickú prácu, skalárny súčin dvoch vektorov. Jeden prejde dlhou cestou k pojmu, ktorý sa ľahšie vyvinie priamo z pojmu každodenného života.
To, čo sa v každodennom živote nazýva sila, je zvyčajne bližšie k fyzickej energii. Vety ako „Dnes mám veľa energie “ možno pokračovať. Zdá sa vhodné vyvinúť tento výraz priamo z každodenných nápadov a ako prístupy použiť známe aspekty, ako sú nutričné hodnoty alebo jednotka watt (výkon).
Energia je skalárna a možno ju opísať ako veľkosť podobná množstvu koncipovať. (Pozri: Kurz fyziky Karlsruhe)
Informačný list (kpk.pdf, 115 kB)
M. Apolin (Puzzle s mechanikou, hpt-Verlag) začína zväzok mechaniky priamo s úvahami o energii bez toho, aby predpokladal ďalšie výrazy.
Možná postupnosť
1. Čo je to energia?
V každom prípade je to jeden z najdôležitejších a najrozsiahlejších pojmov vo fyzike, ktorý získal veľký význam aj v každodennom živote - myslite na energiu ako na ekonomický faktor.
2. Formy a nosiče energie
Energia má rôzne „formy“. Je to nevyhnutné, keď sa niečo dá do pohybu, zahreje, zdvihne. by mal byť. Namiesto: „Energia je schopnosť vykonávať prácu“ si môžeme položiť otázku: Ako môžete vyrábať teplo?
Formy energie v každodenných formuláciách sú napríklad: mechanická energia (pohyb, poloha.), Elektrická energia, chemická energia a teplo.
Rôzne formy sú v skutočnosti určené Nosič alebo. Veľkosti nosičov (ako: hybnosť, entropia, elektrický náboj). Môžu sa navzájom prevádzať, čím sa zachová celková suma.
3. Schémy energetického toku
The Uchovávanie energie sa ukazuje (dlhodobo) rovnako veľkým množstvom prichádzajúcej a odchádzajúcej energie. To možno použiť na realistickejšie vysvetlenie zákona zachovania energie v otvorenom systéme. Môžu sa tiež vytvoriť celé reťazce premeny energie - napríklad od tepelných elektrární po žiarovky.
Pracujeme s nástrojom, ktorý sa používa aj v ekonomiky sa používa. Schémy tokov ekonomickej energie vyzerajú podobne, ale namiesto fyzických nosičov energie sú tam opísané ekonomické. To vedie k ekonomickým formám energie PRIMÁRNA ENERGIA, KONIEC ENERGIE a VÝHODNÁ ENERGIA.
Energia prúdi v Rakúsku a v automobile: Diagram energetického toku.pdf, 70 kB
4. Hodnota energie
Formy energie majú rôzne „hodnotu", konverzie nie sú svojvoľné alebo bezstratové.
Z fyzikálneho hľadiska táto hodnota súvisí s objednať, the Smerovosť energie. V idúcom automobile sa (takmer) všetky atómy pohybujú rovnakou rýchlosťou v rovnakom smere. Pri brzdení sa táto energia premieňa na teplo, teda na narušenú kinetickú energiu molekúl vzduchu alebo komponentov automobilu. Vysoko usporiadané „cenné“ formy energie sú teoreticky úplne prevediteľné na iné formy. Najvyššiu hodnotu predstavuje elektrická a mechanická energia, najnižšiu tepelná (alebo vnútorná energia).
Ako prvá aproximácia zodpovedá fyzikálna hodnota aj ekonomickej hodnote: Najdrahšie formy energie sú tie, ktoré sa dajú najpružnejšie využiť - napríklad elektrická energia.
spotreba energie sa tu stáva znehodnotenie energie, generácie alebo ustanovenie o aktualizácii.
5. Práca a výkon
Takéto diagramy tiež rozlišujú medzi energiou a zamestnanie alebo definícia moc možné. Vo fyzike sa rozlišuje medzi energiou ako veľkosťou systému (koľko je v systéme, koľko je uloženého) a energiou prítokom alebo odtokom - všeobecne sa to označuje ako práca.
Mechanické práce je vždy spojená s účinkami síl pozdĺž dráh; zostáva mimo (tepelných) strát (napr. pákový zákon). Elektrické práce sa vyskytuje v elektrických obvodoch, keď sú prúdy pod napätím. Zodpovedajúca veličina v termodynamike sa nazýva Teplo.
Sila týchto energetických tokov (t.j. energia za čas) sa nazýva moc. Ak niekto priradí energiu prevádzaču energie, popisuje to rýchlosť premeny energie. Všeobecne sa energetickým prevádzačom udávajú nominálne výkony - energetické premeny za čas, ktoré môžu ideálne dosiahnuť. Napríklad: žiarovka: 100 W, auto, napríklad 50 kW. O Ľudia Kontinuálny výkon (bazálna konverzia) je možné určiť na približne 80 W, ale možné sú špičkové výkony v rozsahu kW.
6. Ako meriate energiu?
O predstavení Prvá možnosť je nám k dispozícii - je známa mnohým prevádzačom (ako nominálny výkon). To vám zostáva E = P.t. Vypočítajte energiu prevedenú v čase t, z wattov a sekúnd, ktoré dostaneme joulov (alebo z kilowattov a hodín kWh). Príkladom sú elektrické „spotrebiče“ v domácnosti, motorové vozidlá, elektrárne .
Najznámejšia je jednotka Joulov od Nutričná hodnota - (teoretický) energetický obsah potravín. Skutočne to označuje chemickú energiu alebo prácu a počíta sa z premeny energetických zdrojov sacharidov, bielkovín a tukov na kyslík. To možno použiť na odhad obratu a výkonu ľudskej energie. Uvedené „kalórie“ alebo „jouly“ sú vždy kcal a kJ. Pracovný list umožňuje porovnanie výživových hodnôt s prepočtom výkonu naehrwert_umsatz.pdf (125 kB)
Energiu je možné ďalej využívať prostredníctvom zamestnanie (t. j. energetické toky), z ktorých každý má svoje vlastné vzorce.
Pri zdvíhaní v gravitačnom poli to dostaneme z hmotnosti * výšky. Takže môžeš mechanická premena energie a hodnotiť výkonnosť ľudí - napríklad pri chôdzi po schodoch, chôdzi a behu. (Testovací chod protokolu: go_run.pdf, 150 kB). Je potrebné poznamenať, že mechanický výkon predstavuje asi 20% - 25% z celkového obratu. Jednotkový joule pochádza z mechaniky: 1 J = 1 Nm - napríklad zdvihnite tabuľku čokolády o jeden meter.
To sa tiež dá ľahko vypočítať Teplo. Používalo sa to na definovanie prvej energetickej jednotky, kilokalórie kcal: energie potrebnej na zohriatie 1 kg vody na 1 ° C. 1 kcal = 4,2 kJ.
Väčšia energetická jednotka kWh je známa z Účty za energie - Prevedená elektrická energia sa meria v kWh. Meria sa z produktu prúdu, napätia a času.