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Rechnen: Lageenergie

Masse, Ortsfaktor und Höhe einsetzen, ein sinnvolles Bezugsniveau wählen und die Formel nach der gesuchten Größe umstellen.

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Übungsaufgaben

Dreißig Übungen, fortlaufend nummeriert: Aufgaben zum Klicken, Ziehen und Knobeln wechseln sich mit Rechen- und Eingabeaufgaben ab. Jede Übung gibt dir sofort eine Rückmeldung, und zu jeder Aufgabe gibt es zwei gestufte Tipps.

A1
Formeldreieck am Automaten
AFB IMix

Vier Aufgaben, vier gesuchte Größen. Beschreibe jede Aufgabe an den Walzen: Stelle ein, was gesucht ist, wie die umgestellte Formel lautet und in welcher Einheit das Ergebnis herauskommt.

Drehe die Walzen, bis die Kombination zum Auftrag passt, und klicke dann auf „Kombination prüfen“. Klick auf ▲/▼ oder auf die obere/untere Hälfte des Fensters dreht. Mit der Tastatur: Tab zur Walze, ↑/↓ drehen, ←/→ Nachbarwalze, Enter prüft.

h Epot g m
m = E : (g · h) E = m · g · h g = E : (m · h) h = E : (m · g)
kg J N/kg m m/s
Vier Runden, ein Prinzip: Gesucht ist immer die Größe, die nicht gegeben ist — und geteilt wird durch das Produkt der beiden anderen Faktoren. Auf dem fremden Planeten ergibt sich g = 74 J : (2 kg · 10 m) = 3,7 N/kg, ungefähr der Ortsfaktor auf dem Mars.
Gesucht ist immer die Größe aus m · g · h (oder E), die in der Aufgabe nicht vorkommt.
Deckst du im Formeldreieck die gesuchte Größe zu, bleibt oben E und unten das Produkt der beiden anderen.
A2
Bausteine der Formel
AFB I

Lies in der Formel Epot = m · g · h den jeweils gefragten Baustein ab und klicke ihn an — mit der Maus oder mit Tab und Enter.

Vier Fragen nacheinander.

Emgh
g ist keine Eigenschaft des Körpers, sondern des Ortes: auf der Erde 9,81 N/kg, auf dem Mond nur 1,62 N/kg.
Jeder Baustein hat eine eigene Einheit: J, kg, N/kg oder m.
Der Ortsfaktor g ist der Baustein, der vom Ort abhängt und nicht vom Körper.
A3
Die Feuerwerksrakete
AFB II

Eine Feuerwerksrakete (m = 160 g) besitzt am höchsten Punkt ihrer Flugbahn 210 J Lageenergie. Stelle die Gleichung für h auf und stelle mit dem Regler die erreichte Höhe ein.

Pfeiltasten bewegen den Regler in Einerschritten. Eine Abweichung von 1 m wird noch akzeptiert.
0200
160 g = 0,16 kg. h = 210 J : (0,16 kg · 9,81 N/kg) = 210 : 1,5696 ≈ 133,8 m.
Rechne zuerst 160 g in kg um und bilde dann m · g.
0,16 · 9,81 = 1,5696 N; 210 : 1,5696 ≈ 133,8 m.