Lernpfad Energie/Leistung: Zeit spielt manchmal eine Rolle

Lernpfad Energie

1. Armbrustschießen im Weltall
2. Das physikalische Konzept Energie
3. Ein sportliches Beispiel auf der Erde
4. Energieumwandlung und Wirkungsgrad
5. Leistung: Zeit spielt manchmal eine Rolle
6. Referate

Armbrust und alte Uhr

Wir betrachten zwei "Maschinen" ohne Motor.

Griechische Armbrust

Das eine ist nochmal eine Armbrust. Wir haben gesehen, dass man beim Spannen der Armbrust Energie aus den Muskeln sozusagen in die Armbrust hineinsteckt und diese Energie "auf Knopfdruck" auf den Bolzen übertragen wird. Wir wissen auch, dass die Menge an Energie beim Spannen und beim Schuss nicht mehr werden kann.

Griechische Armbrust

Eine andere, ebenfalls nur mit Muskelkraft betriebene Maschine ist eine alte mechnaische Uhr. Auch diese wird sozusagen mit Muskelenergie betrieben: Man muss sie alle 1-2 Tage aufziehen, d.h. die Gewichte werden mit Hilfe einer Handkurbel wieder nach oben gezogen.

Unsere beiden Maschinen gehen also sehr unterschiedlich.

• Die Armbrust überträgt die Spannenergie in extrem kurzer Zeit auf den Bolzen, der sie als Bewegungsenergie mitnimmt.
• Die Uhr gibt die Lageenergie sehr sehr langsam über einen großen Zeitraum hinweg an das Uhrwerk weiter. Dort wird sie durch die Reibung der Zahnräder usw. in Wärmeenergie umgewandelt.

Die Zeit innerhalb derer Energieumwandlungen vor sich gehen, wir uns bislang noch nicht angeschaut. Das holen wir jetzt nach.

Leistung als physikalische Größe

Bei unserem Beispiel wirst Du vermutlich den Unterschied der Lageenergien durch den Zeitunterschied (in Sekunden) dividiert haben. Die Menge an umgewandelter Energie pro Zeit wird auch als Leistung (engl.: Power) bezweichnet. Entsprechend ist das Formelzeichen $P$.