Obwohl Sie mit der Energie schon vertraut sind, sollen hier die wichtigsten Punkte nochmals kurz aufgelistet werden:
Sie zeichnen in einem Situationsplan die wesentlichen Situationen auf und versehen Sie mit einem Index: ①, ②, …
Wesentlich bedeutet, dass entweder in der Situation mindestens eine Grösse bekannt oder eine gesucht ist.
Für eine allfällige Spann- oder Lageenergie müssen Sie die Nullniveaus festlegen
Zeichnen Sie in Farbe die relevanten Grössen ($h$ für die Lageenergie, $y$ für die Spannenergie, $v$ für die Bewegungsenergie und $ω$ für die Rotationsenergie) in den jeweiligen Situationspläne ein und versehen Sie diese mit dem entsprechenden Index.
Vorsicht: bei der Lageenergie wird bei einem ausgedehnten Körper die Höhe bis zum Schwerpunkt gemessen.
Notieren Sie sich, auf welche Energieformen sich die Gesamtenergie der einzelnen Situationen aufteilt.
Suchen Sie zwei Situationen aus, bei denen bis auf die gesuchte Grösse alles bekannt ist und setzen Sie die Gesamtenergien dieser Situationen gleich. Das dürfen Sie tun, da die Gesamtenergie in einem abgeschlossenen System erhalten bleibt.
Nun können Sie die erhaltene Gleichung nach der gesuchten Grösse auflösen. Et voilà! Sie haben die Aufgabe gelöst.
Ich mache es Ihnen an einer Aufgabe vor:
Frage
Welche Geschwindigkeit erreicht der Gewichtstein ($m$ = 100g) im gezeigten Video, nachdem er eine Strecke von 50 cm gefallen ist? Die Masse des Zylinders beträgt 1.2 kg.
Antwort
Aufgabe
Nun können Sie selbständig Aufgabe 358 aus dem Physikaufgabenbuch auf Seite 111 lösen. Berechnen Sie zuerst die Winkelgeschwindigkeit des fallenden Baumes und daraus die Bahngeschwindigkeit des Baumwipfels. Vergessen Sie nicht, dass die Höhe bei einem ausgedehnten Körper zum Schwerpunkt des Körpers gemessen wird. Bei dieser Aufgabe tritt keine Bewegungsenergie auf, da die Drehachse an Ort und Stelle bleibt und sich nicht im Raum bewegt.