Acht Formeln, aber immer derselbe Ablauf: Gegebenes sortieren, Formel wählen, umstellen, mit Einheiten einsetzen. So läuft jedes der acht Kapitel.
Von der Formel zur Zahl: Was in den nächsten acht Unterkapiteln auf dich zukommt.
Acht Energieformen — aber nur ein Rechenweg, und den lernst du hier.
Merke: die Einheit der Energie:
1 J = 1 N · m = 1 W · s
J: Joule — die Einheit, in der jede der acht Formeln am Ende herauskommt.
Probe: Steht am Schluss nicht J da, stimmt etwas an den eingesetzten Einheiten nicht.
Rechenweg: Gegeben und gesucht notieren, Formel wählen, umstellen, mit Einheiten einsetzen, sinnvoll runden.
Probe: Am Ende muss Joule herauskommen, sonst stimmt etwas an den eingesetzten Einheiten nicht.
| Kapitel | Energieform | Formel | Du brauchst |
|---|---|---|---|
| 2.1 | Bewegungsenergie | E = ½ · m · v² | Masse, Geschwindigkeit |
| 2.2 | Lageenergie | E = m · g · h | Masse, Höhe |
| 2.3 | Spannenergie | E = ½ · D · s² | Federkonstante, Dehnung |
| 2.4 | Elektrische Energie | E = U · I · t | Spannung, Stromstärke, Zeit |
| 2.5 | Kernenergie | E = Δm · c² | Massendefekt |
| 2.6 * | Innere Energie | E = c · m · ΔT | Masse, Temperaturänderung |
| 2.7 * | Chemische Energie | E = H · m | Heizwert, Masse |
| 2.8 * | Strahlungsenergie | E = h · f | Frequenz |
Ein Blick in die rechte Spalte verrät dir schon, welche Formel gemeint ist.
Welche Formel passt?
Pflicht: Bewegungs-, Lage-, Spann-, elektrische und Kernenergie sind lehrplanrelevant; innere, chemische und Strahlungsenergie (*) sind Zusatzwissen.
Formelwahl: Aus den gegebenen Größen erkennt man die passende Formel; keine braucht mehr als drei Größen.
Konstanten: Der Ortsfaktor \(g=9{,}81\,\mathrm{N/kg}\) und die Lichtgeschwindigkeit \(c=300\,000\,000\,\mathrm{m/s}\) stehen in der Formelsammlung, nicht in der Aufgabe.
Der schwierigste Schritt beim Rechnen ist nicht das Rechnen, sondern die Formelwahl. Im Baukasten gehst du deshalb den umgekehrten Weg: Du schaust dir an, welche Zahlen in der Aufgabe stehen — und lässt dir zeigen, welche Formeln damit überhaupt funktionieren.
Der Baukasten zeigt sofort, welche Energie sich mit den gegebenen Größen schon ausrechnen lässt.
Beim Beispiel „LKW" (mit m, v und h) leuchten gleich zwei Zeilen — Bewegungs- und Lageenergie. Genau solche Aufgaben mit zwei Energieformen kommen beim Energieerhaltungssatz. Die drei Zusatzformeln zur chemischen Energie und Strahlungsenergie fehlen hier absichtlich: Sie brauchen Stoffkonstanten, die du erst dort kennenlernst.
Jedes Unterkapitel ist gleich aufgebaut: Herleitung, Musterrechnung, eigene Aufgaben.
Arbeite die Kapitel am besten der Reihe nach durch.
Aufbau der Unterkapitel
Aufbau: Jedes Unterkapitel behandelt genau eine Energieform mit Herleitung, Musterrechnung und eigenen Aufgaben.
Wichtigste: Bewegungs- und Lageenergie sind am wichtigsten, sie kommen in fast jeder Klassenarbeit vor; innere, chemische und Strahlungsenergie (*) sind freiwillig.
Drei Schritte, die du bei jeder Rechnung gleich machst:
Gegeben und gesucht aufschreiben — mit Einheit, so wie du es geübt hast.
Erst die Formel wählen und umstellen, falls nicht E gesucht ist — danach erst Zahlen einsetzen.
Zum Schluss die Einheitenprobe machen: Kommt am Ende wirklich J heraus?