Energieerhaltungssatz

Das Fachgebiet Mechanik befasst sich mit der Bewegung von Körpern und der Einwirkung von Kräften und stellt z.B. durch die Newtonschen Gesetze den Zusammenhang zwischen Bewegungen einer Masse und den wirkenden Kräften her. Die Kräfte führen aber auch dazu, dass Arbeit geleistet wird, z.B. Beschleunigungsarbeit. Damit man diese “Zustände” beschreiben kann, sollte man erst einmal überlegen, welche Möglichkeiten der Energieform (im Fachgebiet Mechanik) es gibt.

Energieformen im Fachgebiet Mechanik

Im Fachgebiet Mechanik kann man – bei grober Unterteilung – zwei Energieformen nennen. Die potentielle Energie und die kinetische Energie, wobei sich die potentielle Energie nochmals genauer unterteilen lässt.

Energieerhaltungssatz

In einem abgeschlossenen System, indem nur Kräfte aus dem Gebiet der Mechanik wirken, ist die Gesamtenergie konstant. Die Summe aus potentieller und kinetischer Energie ist in jedem Punkt konstant.

Formel: E_ges = E_kin + E_pot = konst.

Beispiel: Man lässt eine Kugel aus einer Höhe h fallen. Zu Beginn haben wir nur eine potentielle Energie E = m·g·h, die kinetische Energie zu Beginn ist 0, da die Geschwindigkeit 0 ist. Lässt man die Kugel nun auf die Höhe h2 fallen, so nimmt die potentielle Energie ab, dafür nimmt die kinetische Energie zu, da die Kugel beim Fallen eine Geschwindigkeit hat. Addiert man die beiden Energieformen in der Höhe h2, so ist diese Gesamtenergie (Höhe h2) gleich der Gesamtenergie bzw. der potentiellen Energie in der Höhe h.
Formelmäßig: m·g·h = m·g·h2 + 0,5·m·v

Achtung:
Der Energieerhaltungssatz gilt nur für geschlossene Systeme. Zudem muss für die Kräfte gelten, dass die Arbeit die diese Kräfte verrichten nur zu einer Umwandlung von kinetischer in potentielle Energie und umgekehrt führt.