Rechnen mit Energieformen

Einstieg — Acht Formeln — aber immer derselbe Ablauf

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.

Immer derselbe Ablauf:Gegebene Größen nachschauen, Formel wählen, umstellen, mit Einheiten einsetzen, sinnvoll runden.
Dieses Kapitel:Es ist nur der Überblick — gerechnet wird in den Unterkapiteln.
Ein Unterkapitel:Es behandelt genau eine Energieform, von der Herleitung über Musterrechnungen bis zu eigenen Aufgaben.
2.1 bis 2.5:Diese Unterkapitel sind lehrplanrelevant.
2.6 bis 2.8:Zusatzwissen, im Text mit einem * gekennzeichnet.

Merke: die Einheit der Energie

1 J = 1 N · m = 1 W · s

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.

Überblick — Welche Formel gehört zu welchem Unterkapitel?

Die acht Energieformen im Rechenkapitel
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.

Höchstens drei:Keine dieser Formeln braucht mehr als drei Größen.
Zahlen führen zur Formel:Wenn du weißt, welche Größen gegeben sind, weißt du auch, welche Formel passt.
Konstanten:Der Ortsfaktor g = 9,81 N/kg und die Lichtgeschwindigkeit c = 300 000 000 m/s stehen in der Formelsammlung.
Nicht gegeben:Konstanten ändern sich nie, deshalb tauchen sie im Aufgabentext nicht auf.
Üben:Genau diese Formelwahl trainierst du gleich mit dem Baukasten.

Interaktiv: Der Größen-Baukasten

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.

Noch keine Größe gewählt.

Beim Beispiel „LKW" (mit m, v und h) leuchten gleich zwei Zeilen — Bewegungs- und Lageenergie. Genau solche Aufgaben mit zwei Energieformen kommen in Kapitel 3. Die drei Zusatzformeln aus 2.7 und 2.8 fehlen hier absichtlich: Sie brauchen Stoffkonstanten, die du erst dort kennenlernst.

Wegweiser — Deine acht Unterkapitel

Jedes Unterkapitel ist gleich aufgebaut: Herleitung, Musterrechnung, eigene Aufgaben.

2.1Rechnen mit der BewegungsenergieE = ½ · m · v² 2.2Rechnen mit der LageenergieE = m · g · h 2.3Rechnen mit der SpannenergieE = ½ · D · s² 2.4Rechnen mit der elektrischen EnergieE = U · I · t 2.5Rechnen mit der KernenergieE = Δm · c² 2.6Rechnen mit der inneren Energie *E = c · m · ΔT 2.7Rechnen mit der chemischen Energie *E = H · m 2.8Rechnen mit der Strahlungsenergie *E = h · f

Arbeite die Kapitel am besten der Reihe nach durch.

2.1 und 2.2:Die beiden wichtigsten — sie kommen in fast jeder Klassenarbeit vor.
2.3 bis 2.5:Sie bauen auf den ersten beiden auf.
2.6 bis 2.8:Sternchen-Kapitel zum Überspringen — gedacht für alle, die mehr wissen wollen.

Allgemeine Hinweise

Drei Schritte, die du bei jeder Rechnung gleich machst:

Hinweis

Gegeben und gesucht aufschreiben — mit Einheit, so wie du es in Kapitel 0.4 geübt hast.

Hinweis

Erst die Formel wählen und umstellen, falls nicht E gesucht ist — danach erst Zahlen einsetzen.

Hinweis

Zum Schluss die Einheitenprobe machen: Kommt am Ende wirklich J heraus?

Einstieg — Acht Formeln — aber immer derselbe Ablauf

Überblick — Welche Formel gehört zu welchem Unterkapitel?

Interaktiv: Der Größen-Baukasten

Der Größen-Baukasten

Wegweiser — Deine acht Unterkapitel

Allgemeine Hinweise

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