Kräfte umwandeln?
Irgendwie geht mir das nicht aus dem Kopf auch wenn es Schwachsinn ist. Man kann Energie nicht "verbrauchen" sondern nur umwandeln. Z.b. Bewegungsenergie in "elektrische Energie" also Strom. Wärmeenergie in Bewegunsenergie in Elektrische Energie usw. Mir fällt grad spontan keine Energie ein die man über viele Umwandlungen nicht in eine andere verwandeln kann. Das ist bei Kräften natürlich anders mann kann ja keine Kraft in eine andere umwandeln oder? Man kann aber auch keine Kraft verbrauchen? Also das Prinzip der Energien auf Kräfte übertragen und so zb Reibungskraft in Gravitationskraft umwandeln ist Schwachsinn. Dessen werde ich mir immer mehr darüber bewusst desto länger ich darüber nachdenke.
3 Antworten
Das ist kein Schwachsinn, sondern deine Gedanken gehen genau in die richtige Richtung.
Es ist richtig, dass Energie nicht verbraucht werden, sondern nur umgewandelt werden kann. Daher gibt es auch den Energieerhaltungssatz.
Allerdings ist es so, dass es bei der Umwandelbarkeit ein gewisses „Gefälle“ gibt. Es gibt Energie, die sehr leicht umwandelbar ist und es gibt Energie, die gar nicht mehr umwandelbar ist. Am oberen Ende steht die Gravitationsenergie. Die lässt sich am leichtesten umwandeln. Man braucht z.B. einen Gegenstand nur los- und fallen zu lassen und schon wandelt sich seine Gravitationsenergie ohne jeglichen technischen Aufwand in Bewegungsenergie um. Am unteren Ende steht die Wärme. Wärme bei Umgebungstemperatur lässt sich in keine andere Energieform mehr umwandeln und wenn der technische Aufwand noch so groß ist. Ich schreibe hier auch ausdrücklich "Wärme bei Umgebungstemperatur", denn Wärme oberhalb der Umgebunsgtemperatur stellt eine Mischform dar. Ein Teil dieser Wärme lässt sich noch solange umwandeln, bis auch sie die Umgebungstemperatur erreicht hat, während der Rest der Wärme bereits nicht mehr umwandelbar ist. Je höher die Temperaturdifferenz gegenüber der Umgebung ist, umso höher ist der Anteil, der sich noch umwandeln lässt.
Der Wert der Energie bemisst sich daran, wie vollständig sie umwandelbar ist. Daher ist Gravitationsenergie die wertvollste Energie, während Wärme wertlose Energie ist.
Bei jeder Energieumwandlung bewegt sich die Energie ein Stück vom hohen Niveau, der Gravitationsenergie zum niedrigen Niveau, der Wärme. Diese „Bewegung“ vom hohen zum niedrigen Niveau nennt man Energieentwertung oder Dissipation.
Um die verschiedene Umwandelbarkeit von Energie physikalisch zu beschreiben, gibt es den Begriff der Entropie. Die Entropie sagt aus, wie weit die vorhandene Energie bereits entwertet wurde. Gravitationsenergie besitzt daher Null Entropie, während Wärme die maximal mögliche Entropie besitzt. Je höher die Entropie einer Energie ist, umso weiter wurde sie schon entwertet.
Nun zu den Kräften. Hier muss man zwischen einzelnen Kräften und Kraftfeldern unterscheiden.
Einzelne Kräfte (genannt auch vektorielle Kräfte), z.B. die Kraft an einem Hebel oder die Kraft beim Ziehen an einem Seil des Flaschenzuges, lassen sich durchaus umwandeln. Dazu benutzt man Kraftwandler, zu denen eben auch Hebel und Flaschenzüge gehören. Da auch bei der Umwandlung von Kräften der Energieerhaltungssatz gilt, resultiert daraus die sogenannte Goldene Regel der Mechanik, die Galileo Galilei so formulierte: „Was man an Kraft spart, muss man an Weg zusetzen“.
Hat man z.B. am Ende eines Hebels die doppelte Kraft von dem, was man selber aufbringt, muss man dafür den doppelten Weg zurücklegen gegenüber dem Weg, den das Ende des Hebels beschreibt.
Von einzelnen Kräften (vektorielle Kräfte) muss man Kraftfelder (skalare Kräfte) unterscheiden. Kraftfelder können auch als Energiefelder betrachtet werden. Hier gibt es eine Energie, die sich dadurch äußert, dass sie auf Körper, die sich innerhalb dieses Energiefeldes befindet, eine Kraft ausübt. Daher benutzt man hier die Begriffe Energiefelder und Kraftfelder gleichermaßen. Das ist sozusagen gehupft wie gesprungen.
So erzeugt die Gravitationsenergie ein Gravitationsfeld und jeder Körper in diesem Feld verspürt dieses Feld in Form der Schwerkraft. Magnetische Energie erzeugt ein Magnetfeld und jeder magnetische Körper innerhalb dieses Energie- bzw. Kraftfeldes verspürt die magnetische Energie in Form der Magnetkraft. Innerhalb solcher Energie- bzw. Kraftfelder gilt bei der Umwandlung nicht die Goldene Regel der Mechanik, sondern da gelten die Regeln der Energieumwandlung, wie ich sie in den ersten Absätzen geschildert habe.
Nein nach meinem wissen lässt sich das Prinzip nicht direkt auf Kräfte über tragen.
Kräfte übermitteln quasi Energie oder wandeln Energie Um.
Z.b. kann die Gravitationskraft potentielle Energie ind kinetische umwandeln.
Nehmen wir als Beispiel nen ball. Wir heben ihm vom. Boden auf. Dazu benötigen wir ja ne kraft die der Gravitation entgegen wirkt. Diese erzeugen wir chemisch mithilfe unserer Muskeln.
Dadurch wandeln wir einen teil der chemischen energie in potentielle Energie um. Diese Umwandlung geschieht durch die kraft unserer Muskeln bzw dem hub.
Lassen wir nun den ball los wirkt wandelt die Gravitationskraft die potenzielle Energie in kinetische um.
Diese wiederum wird durch die Kräfte wie beim Aufprall den ball verformen entsprechend wieder umgewandelt.
Äh stimmt so nicht. Gravitationskraft kann man zwar nicht direkt umwandeln aber man kann sie benutzen um Energie zu Erzeugen. Schon mal von den Stahlgeschossen im Weltraum gehört? Da lässt man einfach ein Stahlgeschoss auf die Erde fallen und es erzeugt mehr Schaden als eine Atombombe. Den Fall kann man auch dazu benutzen Energie zu erzeugen.
Das Stahlgeschoss würde mehr Energie Erzeugen als verbraucht wird und man würde solche Sachen eh erst im Weltraum herstellen. Raumschiffe wie in Star Trek werden immer im Weltraum hergestellt weil das leichter ist als auf einem Planeten mit Gravitation. Dank der Schwerelosigkeit braucht man nicht viel Kraft bei den Kränen und ähnlichem.
Es würde aber mehr Energie benötigen als entsteht um die Stahlgeschosse ins Weltall zu befördern oder?