Anzeigen
Maschinenbau-Wissen.de
Die Maschinenbau-Community
Maschinenbau-Wissen
Maschinenbau-Forum
Maschinenbau-Skripte
Maschinenbau-Webverzeichnis
Job-Suche
Bücher-Shop
Maschinenbau-Suche
Anzeigen

Energie - Kinetische Energie berechnen

Anzeige

In diesem Physik-Tutorial wird gezeigt, wie man die kinetische Energie* berechnen kann. Voraussetzung hierfür ist das Grundwissen über den Begriff Energie.
Im Folgenden soll der Begriff der kinetischen Energie erläutert werden, bevor es mit der Berechnung weitergeht.

Was ist kinetische Energie?

Die kinetische Energie Ekin, auch Bewegungsenergie genannt, ist ein Maß dafür, wie viel Arbeit an einem Körper zu verrichten ist, um ihn aus der Ruhe in einen bestimmten Bewegungszustand zu bringen. Sie wird beeinflusst durch die Masse m und die Geschwindigkeit v dieses Körpers.

Berechnung der kinetischen Energie
Berechnung der kinetischen Energie einer Masse m mit der Geschwindigkeit v

Bei der kinetischen Energie handelt es sich um eine Zustandsgröße. Das heißt, sie hängt ausschließlich vom aktuellen Zustand des betrachteten Systems ab und ist daher vom Weg bis zum Erreichen dieses Zustands gänzlich unabhängig.

Die Bewegungsenergie wohnt dem Bewegungszustand eines Körpers inne. Sie verändert sich proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit v und zur Masse m, gemessen am Inertialsystem, in welchem der Körper beschrieben wird.

Demzufolge ist der Betrag der kinetischen Energie vom Standpunkt abhängig, aus dem das System betrachtet wird. Häufig wird hierzu ein Inertialsystem verwendet, das in Relation zum Erdboden ruht.

Formelzeichen: Ekin

Einheit: J (Joule) = Nm (Newton-Meter) = kg·m2·s-2

Formel zur Berechnung der kinetischen Energie

Die Geschwindigkeit v steht in Zusammenhang mit dem jeweiligen Bezugssystem. Der Fahrer eines fahrenden Pkw hat gegenüber seinem Fahrzeug (=Bezugssystem) eine kinetische Energie von Ekin = 0 J. Dient beim kinetische Energie Berechnen hingegen die Straße als Bezugssystem, besitzen sowohl Fahrer als auch Auto eine Bewegungsenergie Ekin > 0 J.

Kinetische Energie berechnen – Formel:

Berechnung der kinetischen Energie

Die Abhängigkeit der kinetischen Energie vom Quadrat der Geschwindigkeit v spielt unter anderem bei Autounfällen eine nicht zu unterschätzende Rolle. So bedeutet das Verdoppeln der Geschwindigkeit v zugleich die Vervierfachung der Bewegungsenergie Ekin.

Anzeige

Kinetische Energie rotierender Körper

Ausgedehnte Körper können nicht nur eine Translationsbewegung, sondern auch eine Drehbewegung ausführen. Die in der Drehbewegung steckende kinetische Energie trägt die Bezeichnung Rotationsenergie. Diese ist proportional zum Trägheitsmoment des Körpers und zum Quadrat der Winkelgeschwindigkeit.

Kinetische Energie berechnen – Beispiel:

Kommen wir nun zu einer kleinen Aufgabe zur Berechnung der kinetischen Energie.

Ein Auto mit einer Masse m = 1000 kg fährt mit einer Geschwindigkeit v = 50 km/h. Wie groß ist die Bewegungsenergie Ekin des Fahrzeugs gegenüber der Straße? Die Gleichung zur Berechnung der kinetischen Energie Ekin lautet:

Um die kinetische Energie zu berechnen, ist zunächst die Geschwindigkeit v = 50 km/h in Meter pro Sekunde (SI-Einheit der Geschwindigkeit) umzurechnen.

Beispiel kinetische Energie berechnen

Nun werden zur Berechnung der kinetischen Energie Ekin die Geschwindigkeit v und die Masse m in die Formel eingesetzt.

Beispiel kinetische Energie berechnen

Ergebnis:

Die kinetische Energie Ekin eines mit 50 km/h fahrenden Autos gegenüber der Straße beträgt 96465 J = 96,47 kJ.

Was Bewegungsenergie ist und wie man die kinetische Energie* berechnen kann, sollte nun allen klar sein. Andere Aufgaben zu dem Thema können selbstverständlich deutlich komplexer sein, doch das Grundwissen ist schon mal die Voraussetzung für die Bewältigung von Aufgaben höheren Schwierigkeitsgrades.

Anzeige
Anzeigen
Sitemap    |    Über    |    Impressum    |    Datenschutz    |    * = Affiliate-Link
2009 Maschinenbau-Wissen.de
Anzeige