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Übungen: Das Prinzip der Energieerhaltung

Zehn Übungen — und die Gesamtenergie bleibt jedes Mal gleich.

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Übungsaufgaben

Alle Übungen fortlaufend nummeriert — zuerst die interaktiven Übungen zum Klicken, Ziehen und Knobeln, danach die Rechen- und Textaufgaben. Jede Übung gibt dir sofort Rückmeldung; bei Schwierigkeiten helfen dir die gestuften Tipps.

A1
Was sagt der Energieerhaltungssatz?
AFB I

Welche Aussagen über die Energieerhaltung sind richtig?

Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden und klicke dann auf „Prüfen“.
Energie wird nie vernichtet und nie erzeugt: Bei Reibung wird sie zu thermischer Energie, ein Kraftwerk wandelt nur um, und mehr herausholen als hineinsteckt kann keine Maschine.
A2
Stimmt's? — Fünferserie
AFB I

Fünf Behauptungen rund um die Energieerhaltung.

Fünf Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann startest du die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5

Energie verschwindet nie — sie wechselt nur die Form, und bei Reibung endet sie als thermische Energie in der Umgebung.
A3
Lückentext mit Wortbank
AFB I

Setze die Fachbegriffe an die richtige Stelle — ein Wort bleibt übrig.

Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.

Energie kann weder noch werden; sie wird nur übertragen und . In einem abgeschlossenen System bleibt die Gesamtenergie . Bei Reibung entsteht Energie, die kaum noch nutzbar ist.

Die Kraft ist eine andere physikalische Größe und wird in Newton gemessen — mit der Energieerhaltung hat sie nichts zu tun.
A4
Welche Energieform steckt gerade drin?
AFB I

Sortiere jede Situation nach der Energieform, die dort gerade vorliegt.

Ziehe jede Karte in den passenden Korb — oder wähle sie mit Enter aus und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1Lageenergie
2Bewegungsenergie
3thermische Energie
Oben ruhend heißt Lageenergie, in Fahrt heißt Bewegungsenergie — und was warm geworden ist, trägt die entwertete thermische Energie.
A5
Blitzrechnung
AFB I

Ein Pendel startet mit 60 J Lageenergie. Am gegenüberliegenden Umkehrpunkt hat es nur noch 54 J Lageenergie. Wie viel Energie wurde bis dahin in thermische Energie umgewandelt?

Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
60 J − 54 J = 6 J. Die 6 J sind nicht verloren, sondern als thermische Energie in Luft und Aufhängung.
A6
Der Sprung vom Brett
AFB II

Bringe die fünf Stationen eines Sprungs vom Sprungbrett in die richtige Reihenfolge.

Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1Die Springerin steht oben auf dem Brett: Die Energie steckt als Lageenergie in ihr.
2Sie fällt: Lageenergie wird in Bewegungsenergie umgewandelt.
3Kurz vor dem Wasser ist die Bewegungsenergie am größten.
4Das Wasser bremst sie ab: Die Bewegungsenergie wird zu thermischer Energie des Wassers.
5Zusammengezählt ist die Energie in jedem Schritt gleich groß geblieben.
Am häufigsten fehlt der letzte Schritt: Auch das erwärmte Wasser gehört zur Bilanz, sonst scheint Energie verschwunden zu sein.
A7
Rechenkette
AFB II

Ein Pendelkörper wird angehoben und hat am Start 80 J Lageenergie. Am gegenüberliegenden Umkehrpunkt misst man nur noch 72 J Lageenergie.

Rechne die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft.
  1. Wie groß wäre ohne Reibung die Bewegungsenergie im tiefsten Punkt? J
  2. Wie viel Energie wurde bis zum gegenüberliegenden Umkehrpunkt zu thermischer Energie? J
  3. Wie groß ist die Gesamtenergie am gegenüberliegenden Umkehrpunkt, wenn die thermische Energie mitgezählt wird? J
  4. Bei jeder weiteren halben Schwingung gehen wieder 8 J in thermische Energie über: Wie groß ist die Lageenergie nach zwei weiteren halben Schwingungen? J
Die Gesamtenergie bleibt bei 80 J — nur der nutzbare Anteil schrumpft, weil bei jeder Schwingung etwas als thermische Energie entwertet wird.
A8
Welche Umwandlung läuft ab?
AFB II

Verbinde jeden Vorgang mit der Energieumwandlung, die dabei abläuft.

Klicke links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Frage immer: Welche Form war vorher da, welche danach? Kein Vorgang erzeugt Energie, jeder wandelt nur um.
A9
Fehlersuche im Schulheft
AFB II

Sechs Sätze aus einem Schulheft — drei davon sind falsch. Finde sie.

In diesem Text stecken Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Am häufigsten steht in Heften „Energie geht verloren“ oder „wird erzeugt“ — beides gibt es nicht, es wird immer nur umgewandelt.
A10
Wie viel ist noch nutzbar?
AFB III

Jeder Körper startet mit 200 J. Schätze für jede Zeile ein, wie viel davon noch als Lage- oder Bewegungsenergie vorliegt — ohne zu rechnen.

Wähle für jede Zeile eine Stufe: 1 = 20 %, 2 = 40 %, 3 = 60 %, 4 = 80 %, 5 = 100 %. Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = 20 %5 = 100 %
Pendel: 80 J stecken bereits in der erwärmten Luft
Pendel im luftleeren Raum ganz ohne Reibung, nach zehn Schwingungen
rollende Kugel: 120 J haben die Unterlage erwärmt
bremsendes Auto: nur noch 40 J Bewegungsenergie übrig
Turmspringerin: 40 J hat der Luftwiderstand bereits entwertet
Ziehe im Kopf die entwertete Energie von 200 J ab — ohne Reibung bleiben 100 %, sonst wandert der Rest als thermische Energie in die Umgebung.