Im Diagramm unten siehst du in Abhängigkeit von der Höhe die Energieformen eines Trampolinspringers, der sich in unterschiedlichen Höhen bewegt. Dabei werden Höhenenergie, Spannenergie und kinetische Energie annähernd vollständig und verlustfrei ineinander umgewandelt, so dass die Gesamtenergie konstant bleibt. Der tiefste Punkt des Springers wird dabei als Punkt mit der Höhenenergie 0 definiert.
Joachim Herz Stiftung
Abb. 1 Diagramm zur Aufgabe
a)
Beschreibe mit Hilfe des Diagramms, welche Energieformen beim Trampolinspringen in welcher Sprungphase vorliegen. Beschreibe auch mit Worten den Verlauf der kinetischen Energie.
b)
Zeichne in das Diagramm den Verlauf der kinetischen Energie ein, wobei in der Höhe 2,8m ausschließlich Höhenenergie vorliegen soll.
c)
Entnimm deinem Diagramm, in welcher Höhe in etwa die kinetische Energie maximal ist! Wie groß ist diese ungefähr, wie groß ist ihr Anteil an der Gesamtenergie?
Die folgenden Punkte beschreiben die voliegenden Energieformen und den Verlauf der kinetischen Energie:
Im höchsten Punkt, den der Springer erreicht liegt nur potentielle Energie vor. Die kinetische Energie und die Spannenergie ist Null.
Während der Abwärtsbewegung (Springer befindet sich noch in der Luft) wird die potentielle Energie weniger, dafür die kinetische Energie mehr.
Mit dem Auftreffen auf das Sprungtuch nimmt die Spannenergie zu, die potentielle Energie nimmt weiterhin ab, die kinetische Energie nimmt noch geringfügig zu.
Im tiefsten Punkt ist die Spannenergie maximal, kinetische und potentielle Energie sind Null.
b)
Man subtrahiert für jeden Wert der Höhe von der Gesamtenergie den jeweils vorliegenden Wert der Spannenergie und der potentiellen Energie. Auf diese Weise erhält man der Wert der kinetischen Energie in der jeweiligen Höhe.
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Abb. 2 Diagramm zu Teil b)
c)
Die kinetische Energie ist etwa in der Höhe 0,35m über dem tiefsten Punkt maximal. Ihr Wert in dieser Höhe ist ca. 1,2 kJ. Dies ist etwa 86% der Gesamtenergie.
