Ordne jede Situation der Energieform zu, die dort gespeichert ist.
Ziehe die Karten in den passenden Korb — oder wähle eine Karte mit Tab und Enter und drücke dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1Bewegungsenergie
2Lageenergie
3Spannenergie
4Innere Energie
Die vier Erkennungsfragen führen dich sicher ans Ziel: Bewegt sich etwas? Ist etwas angehoben? Ist etwas elastisch verformt? Ist etwas warm? Achte darauf, dass der Kran nichts bewegt — er hält nur. Trotzdem steckt Energie in der Last, weil sie oben ist.
Frage dich bei jeder Karte zuerst: Bewegt sich hier gerade etwas?
Bei „Kran hält“ und „Wasser steht“ passiert im Moment nichts — die Energie ist trotzdem da, weil beides oben ist.
2
Memory: Form und Erkennungsfrage
AFB I
Finde zu jeder Energieform die Frage, mit der du sie erkennst.
Decke zwei Karten auf, die zusammengehören. Mit der Tastatur: Tab zur Karte, Enter aufdecken.
Diese sechs Fragen sind dein Werkzeugkasten für das ganze Kapitel. Wer sie im Kopf hat, erkennt jede Energieform in Sekunden — und wählt später die richtige Formel.
Lies die Frage laut und probiere sie an einem Beispiel aus, das du kennst.
3
Stimmt das?
AFB I
Entscheide bei jeder Aussage, ob sie physikalisch korrekt ist.
Tippe auf „Stimmt“ oder „Stimmt nicht“. Danach erscheint die Begründung.
Aussage 1 von 6
Drei stimmen, drei nicht. Die häufigsten Stolperfallen sind „Wärme“ statt „innere Energie“ und das Wort „Energieerzeugung“ — beides sagt man im Alltag ständig, beides ist physikalisch falsch.
Achte besonders auf die Wörter „nur“, „gar keine“, „immer“ und „herstellen“.
4
Form und Formel verbinden
AFB I
Verbinde jede Energieform mit der Formel, mit der man sie berechnet. Genau diese sechs Formeln stehen in deiner Mindmap im Heft.
Klicke links eine Energieform an und dann rechts die passende Formel — es entsteht eine Verbindungslinie.
Merke dir die Bausteine: v² gehört zur Bewegung, h zur Höhe, s zur Auslenkung der Feder, t zur Stromzeit, f zur Frequenz des Lichts und c zur Lichtgeschwindigkeit. Wer die Größe im Text findet, findet die Formel.
Suche in jeder Formel den Buchstaben, der nur zu einer einzigen Energieform passen kann.
5
Innere Energie oder Wärme?
AFB I
Vervollständige den Merktext. Er trennt die beiden Begriffe, die im Alltag ständig verwechselt werden.
Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt). Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.
In einem heißen Körper bewegen sich die schnell und . Dieser Vorrat heißt . Geht er von einem warmen auf einen kalten Körper über, nennt man diesen Vorgang . Elektrische Energie und Strahlungsenergie werden dagegen fast nie — sie sind unterwegs und heißen deshalb .
Eine Faustregel: Alles, was man hat, ist eine Energieform. Alles, was passiert, ist ein Vorgang. Man hat innere Energie — und es passiert Wärme.
Zwei Wörter beschreiben einen Vorgang, die anderen einen Zustand.
6
Ein Auto fährt bergauf
AFB I
Ein Auto fährt mit laufendem Motor eine Bergstraße hinauf. Welche Energieformen sind in diesem Moment gleichzeitig vorhanden?
Mehrere Antworten sind richtig. Markiere alle zutreffenden.
Vier Formen gleichzeitig — das ist der Normalfall, nicht die Ausnahme. Kernenergie kommt in einem Verbrennungsmotor gar nicht vor, und ein voller Tank ist nicht elastisch verformt, sondern chemisch geladen.
Gehe die vier Erkennungsfragen der Reihe nach durch und prüfe jede einzeln am Auto.
7
Gespeichert oder unterwegs?
AFB II
Bestimme für jede Situation die Energieform und entscheide, ob sie dort gespeichert ist oder gerade transportiert wird.
Wähle in jedem Menü den passenden Eintrag. Alle zehn Felder müssen stimmen.
Situation
Energieform
gespeichert oder unterwegs?
Sonnenlicht trifft auf ein Dach
Ein voller Benzintank
Strom fließt durch das Ladekabel
Ein weit gedehntes Gummiband
Uran in einem Brennstab
Nur zwei der acht Formen sind Transportformen: elektrische Energie und Strahlungsenergie. Alle anderen sitzen in einem Körper fest, bis etwas passiert.
Frage dich: Könnte ich das Ding in eine Kiste legen und die Energie bliebe drin?
8
Kreuztabelle: Was steckt wo drin?
AFB II
Setze in jeder Zeile überall dort ein Kreuz, wo die Energieform vorhanden ist. Es können mehrere pro Zeile sein.
Enter setzt und löscht ein Kreuz.
Situation
Bewegungsenergie
Innere Energie
Chemische Energie
Ein brennendes Teelicht
Ein rollender Fußball auf dem Rasen
Eine volle Batterie in der Schublade
Eine Tasse heißer Tee
Ein laufender Mensch
Das Teelicht hat noch Wachs (chemisch) und ist heiß (innere Energie). Beim laufenden Menschen ist es genauso: Nahrung im Bauch, warmer Körper, Bewegung — drei Formen auf einmal. Nur die Batterie in der Schublade ist ein reiner Speicher.
Prüfe jede Spalte einzeln durch alle fünf Zeilen — das geht schneller als zeilenweise.
Alles, was lebt oder brennt, ist warm. Damit ist die Spalte „Innere Energie“ fast immer angekreuzt.
9
Die Taschenlampe der Reihe nach
AFB II
Bringe die Energieumwandlungskette einer Taschenlampe in die richtige Reihenfolge.
Ziehe die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt.
1Chemische Energie steckt in der Batterie
2Elektrische Energie fließt durch den Draht
3Die LED nimmt die elektrische Energie auf
4Strahlungsenergie verlässt die Lampe als Licht
5Ein Rest bleibt als innere Energie im Gehäuse
Am Anfang steht immer ein Speicher, am Ende steht immer ein Rest innere Energie. Dazwischen liegen die Transportformen. Diese Grundform hat fast jede technische Energiekette.
Wo kommt die Energie her, bevor irgendetwas leuchtet?
10
Bauplan Wasserkraftwerk
AFB II
Setze die Energiekette eines Wasserkraftwerks aus vier Bausteinen zusammen. Drei Bausteine passen nicht dazu.
Ein Klick legt den Baustein auf den nächsten freien Platz, ein Klick im Bauplan legt ihn zurück.
Zwei Bausteine hintereinander tragen dieselbe Energieform — das ist kein Fehler: Zwischen fallendem Wasser und drehender Turbine findet eine Übertragung statt (Ort wechselt), keine Umwandlung (Form bleibt).
Was ist ganz am Anfang da, bevor sich überhaupt etwas bewegt?
Der Generator ist immer der letzte Schritt: Er macht aus Drehung Strom.
11
Bewegung, Lage — oder beides?
AFB II
Bezugshöhe ist immer die Fläche, über der sich der Körper befindet. Ordne jede Situation dem passenden Bereich zu.
Wähle eine Karte aus und drücke dann 1–3 für den Bereich, 0 legt sie zurück.
1 nur Bewegungsenergie
2 beides gleichzeitig
3 nur Lageenergie
Die mittlere Gruppe ist die spannende: Bewegung und Höhe schließen sich nicht aus. Beim fallenden Apfel wird sogar laufend Lageenergie in Bewegungsenergie umgewandelt — die Summe bleibt dabei gleich. Genau davon handelt das nächste Unterkapitel.
Stelle dir zwei Fragen getrennt: Bewegt es sich? Und: Ist es oben?
12
Fehlersuche im Merkheft
AFB II
In diesem Heftauszug stecken drei Fehler. Klicke genau die falschen Zeilen an — die richtigen musst du stehen lassen.
Klicke genau die falschen Zeilen an.
Alle drei Fehler beruhen auf demselben Denkmuster: Man verwechselt Zustand und Vorgang oder glaubt, Energie entstehe erst durch Technik. Energie ist immer schon da — Technik verschiebt und wandelt sie nur.
Genau drei Zeilen sind falsch. Wenn du vier markiert hast, ist eine davon in Wahrheit richtig.
13
Die Energiekette anklicken
AFB II
Vom Sonnenlicht bis zum fahrenden Rad — klicke im Schema die gesuchte Station an.
Klicke die gesuchte Station an. Mit der Tastatur: Tab zum Wandern, Enter zum Auswählen.
Jede Nahrungskette ist im Kern eine Energiekette, die bei der Sonne beginnt. Die Pflanze ist der einzige Schritt, in dem Strahlungsenergie neu gespeichert wird — alles danach lebt von diesem Vorrat.
Folge den Pfeilen von links nach rechts: Wo kommt die Energie her, wo geht sie hin?
14
Bewegungsenergie eines Fahrrads
AFB II
Ein Fahrrad samt Fahrerin hat die Masse m = 15 kg und fährt mit v = 8 m/s. Berechne die Bewegungsenergie in Joule.
Rechne selbst und trage das Ergebnis ein — Enter prüft direkt.
Ekin = ½ · m · v² = ½ · 15 kg · (8 m/s)² = ½ · 15 · 64 J = 480 J. Die häufigste Falle: das Quadrat vergessen. Doppelte Geschwindigkeit bedeutet nicht doppelte, sondern vierfache Energie — genau deshalb ist Bremsen bei Tempo 60 viel schwerer als bei Tempo 30.
Zuerst v quadrieren, erst danach mit der Masse und mit ½ multiplizieren.
8² = 64; 15 · 64 = 960; die Hälfte davon sind 480.
15
Wie hoch käme man mit einer Tafel Schokolade?
AFB II
Eine Tafel Schokolade enthält rund 2300 kJ chemische Energie. Stell dir vor, man könnte sie vollständig zum Anheben einer 1-kg-Masse nutzen (g = 9,81 m/s²).
Rechne die Kette Schritt für Schritt. Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet.
Wie viel Joule sind 2300 kJ?J
E = m · g · h nach h umgestellt: Auf welche Höhe käme 1 kg? (auf ganze Meter)m
Wie viele Kilometer sind das? (auf ganze km)km
Rund 234 km — das ist gut die halbe Strecke bis zur Internationalen Raumstation. In einer einzigen Tafel Schokolade steckt also erstaunlich viel Energie. Sie ist nur so gut verpackt, dass man sie im Alltag nicht als „viel“ wahrnimmt.
1 kJ = 1000 J.
h = E ÷ (m · g) = 2 300 000 J ÷ (1 kg · 9,81 m/s²).
16
Energie-Detektiv: ein Schulmorgen
AFB II
Spiele den Morgen Schritt für Schritt durch. Welche Energieform steckt jeweils dahinter?
Nur die richtige Karte bringt dich weiter.
Fünf Vorgänge, fünf verschiedene Energieformen — und in vier davon entsteht nebenbei innere Energie. Das ist kein Zufall: Am Ende jeder Kette steht fast immer Erwärmung der Umgebung.
Frage dich bei jedem Schritt: Was ist hier der Speicher, und was ist unterwegs?
17
Größenordnungen einschätzen
AFB II
Sortiere die fünf Energievorräte von 1 (am wenigsten) bis 5 (am meisten). Jede Stufe kommt genau einmal vor.
Wähle für jede Zeile eine Stufe. Mit der Tastatur: Tab zur Zeile, ←/→ zwischen den Stufen, Enter setzt.
1 = am wenigsten5 = am meisten
Ein Schulbuch, 1 m hoch angehoben
Ein voller Handyakku
Eine Tafel Schokolade
Ein voller Autotank (50 Liter)
Der Strombedarf einer Kleinstadt an einem Tag
Die Abstände sind gewaltig: Schulbuch rund 5 J, Handyakku rund 50 000 J, Schokolade rund 2 300 000 J, Autotank rund 1 600 000 000 J. Zwischen den Stufen liegt jeweils etwa das Tausendfache — deshalb rechnet man in der Physik mit kJ, MJ und kWh statt mit Joule.
Denke in Zehnerpotenzen, nicht in „ein bisschen mehr“.
18
Der Entscheidungsbaum
AFB III
Ein Trampolintuch wird von zwei Personen straff nach unten gezogen und dort ruhig gehalten. Führe den Entscheidungsbaum aus und finde die Energieform.
Beantworte die Fragen mit Ja oder Nein und schau, wo du herauskommst.
Der Baum ist bewusst in dieser Reihenfolge gebaut: Bewegung sieht man am schnellsten, chemische Energie am schwersten. Wichtig ist Frage 1 — das Tuch wird gehalten, es bewegt sich also nicht, obwohl gleich sehr viel passieren wird.
Achte genau auf das Wort „ruhig gehalten“.
Nein — Nein — Ja führt dich zum Ziel.
19
Fachbegriffe im Kopf
AFB III
Beantworte die vier Fragen mit dem korrekten Fachbegriff. Kleinschreibung und Leerzeichen sind egal.
Trage alle Antworten ein. Enter prüft alle Felder auf einmal.
Diese vier Antworten sind der harte Kern des Unterkapitels. Wenn du sie ohne Nachdenken hinschreiben kannst, bist du für das Rechnen ab 1.1 gut vorbereitet.
Zwei der Antworten stehen in deiner Mindmap, zwei im Merktext zur inneren Energie.
20
Trickaufgabe: Die alte Glühlampe
AFB III
Eine alte Glühlampe wird eingeschaltet. Sie nimmt elektrische Energie auf und gibt Licht ab — und noch etwas anderes. Schätze: Wie viel Prozent der aufgenommenen elektrischen Energie verlässt die Lampe tatsächlich als sichtbares Licht?
Schiebe den Regler auf deine Schätzung — Pfeiltasten bewegen ihn feiner. Nach dem Prüfen siehst du den Trefferbereich.
0 %100 %
Nur etwa 5 % werden zu sichtbarem Licht, rund 95 % zu innerer Energie — die Glühlampe ist eigentlich eine kleine Heizung, die nebenbei leuchtet. Beachte: Verloren geht dabei nichts. Die Energiemenge bleibt vollständig erhalten, sie liegt am Ende nur in einer Form vor, mit der man kein Zimmer mehr beleuchten kann. Eine moderne LED schafft rund 40 %.
Fasse mal eine eingeschaltete Glühlampe an — vorsichtig. Was fällt dir zuerst auf?
Wenn eine Lampe so heiß wird, dass man sich verbrennt: Wohin geht dann wohl der größte Teil der Energie?
