Mit Luftkissenscheiben kannst du sehr einfach viele Versuche zu Stoßprozessen selbst durchführen und auch quantitativ analysieren.

Mithilfe der CK12-Simulation 'Fahrstuhl' kannst du untersuchen, warum eine Waage in einem Fahrstuhl nicht immer das korrekte 'Gewicht' anzeigt.

Wenn du wissen willst, wie viel du wiegst, stellst du dich im Normalfall auf eine Waage und liest das Anzeigeergebnis in Kilogramm ab. Der folgende Versuch zeigt  jedoch, dass der Wert, den die Waage anzeigt, nicht immer mit der physikalischen Größe ‘Masse’ identisch ist.

• Energieumwandlungsketten analysieren
• Beiträge einzelner Energieformen zur Gesamtenergie ermitteln
• Maximalwerte einzelner Energieformen im Zeitverlauf der Umwandlung bestimmen

• Die Gravitationskraft \(\vec F_{\rm{G}}\) zwischen zwei punktförmigen Massen \(m_1\) und \(m_2\) liegt auf der Verbindungslinie der beiden Massen. Der Betrag \(F_{\rm{G}}\) der Gravitationskraft ist proportional zu den Massen \(m_1\) sowie \(m_2\) und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands \(r\) der Massen. Er berechnet sich durch \(F_{\rm{G}} = G \cdot \frac{m_1 \cdot m_2}{{{r^2}}}\) mit der Gravitationskonstante \(G = 6{,}674 \cdot {10^{ - 11}}\,\frac{{{{\rm{m}}^3}}}{{{\rm{kg}} \cdot {{\rm{s}}^2}}}\).
• Die Gravitationskraft \(\vec F_{\rm{G}}\) auf eine punktförmige Masse \(m\) an der Erdoberfläche ist senkrecht zur Erdoberfläche gerichtet. Der Betrag \(F_{\rm{G}}\) der Gravitationskraft ist proportional zur Masse \(m\). Er berechnet sich durch \(F_{\rm{G}}=m \cdot g\). In der Praxis benutzen wir in Deutschland den Wert \(g = 9{,}81\frac{{\rm{N}}}{{{\rm{kg}}}}\).

• Unter rein energetischen Gesichtspunkten könnten sich Trabanten dem Zentralkörper beliebig nähern oder sich beliebig weit von ihm entfernen.
• Die Drehbewegung eines Trabanten, genauer die Erhaltung des Drehimpulses des Trabanten, sorgt aber dafür, dass sich der Abstand zwischen Zentralkörper und Trabant nur in gewissen Grenzen bewegen kann.
• Man kann diese Einschränkung elegant durch das sogenannte effektive Potential ausdrücken.

• Bei der Betrachtung von mechanischen Systemen wird die Reibung oft vernachlässigt.
• In realen Systemen tritt (außer im Weltraum) allerdings immer Reibung auf.
• Das Auftreten von Reibung ist mit einer irreversiblen Energieentwertung verbunden.

Bewegt sich ein Trabant auf einer stabilen Kreisbahn im Gravitationsfeld eines Zentralkörpers, dann beträgt

• die potenzielle Energie des Systems Zentralkörper-Trabant \({E_{{\rm{pot}}}}\left( r \right) =  - G \cdot m \cdot M \cdot \frac{1}{r}\)
• die kinetische Energie des Trabanten \({E_{{\rm{kin}}}} = \frac{1}{2} \cdot \left| {{E_{{\rm{pot}}}}} \right|\)
• die Gesamtenergie des Systems Zentralkörper-Trabant \({E_{{\rm{ges}}}} = {\frac{1}{2} \cdot {E_{{\rm{pot}}}}}\)