Kinetische Energie ist Bewegungsenergie. Sie ist die Fähigkeit eines Körpers, aufgrund seiner Bewegung mechanische Arbeit zu leisten und Wärme abzugeben.
1. Zur Arbeit gehört mehr als Kraft nach Isaak Newton (1643-1727)
„Maß halten“ ist noch keine Arbeit. Um ein Bierglas zu halten ist nur Kraft notwendig.
Im physikalischen Sinn wird erst dann Arbeit verrichtet, wenn das Glas gegen die Erdanziehung gehoben wird. Je höher das Glas gehoben wird, umso größer ist die Arbeit.
Die Maßeinheit ist gekennzeichnet mit 1 Joule = 1 J = 1 N x 1 m = 1 Nm (Newtonmeter).
Die Arbeit von 1 Joule ist verrichtet, sobald man eine Tafel Schokolade (102g) genau 1 m senkrecht hochgehoben hat.
2. James Prescott Joule (1818-1889)
Er war ein britischer Physiker. Joule lernte schon früh die Grundzüge der Arithmetik, Algebra und Geometrie kennen. Im Laufe seines Forscherlebens zu den Themen Elektrizität und Thermodynamik formulierte er im Jahre 1840 das Gesetz der elektrischen Erwärmung.
Das Joulesche Gesetz ist nach ihm benannt. Was hat er schließlich herausgefunden? Er entdeckte, dass ein elektrischer Strom in einem Leiter in jeder Sekunde eine bestimmte Wärmemenge erzeugt. Diese Wärmemenge entspricht dem Widerstand des Leiters und dem Quadrat des Stromes proportional. Die physikalische Einheit für Energie, Arbeit und Wärmemenge nennt man Joule. Die Energiemenge 1 Joule ist also gerade die Energie, bei deren Umwandlung in eine andere Energieform die Arbeit 1 J = 1 Ws = 1 Nm verrichtet wird.
3. Der ärgerliche Wertverlust
Lassen wir eine Kugel an einem Faden als Pendel schwingen, wandelt sich die Höhenenergie
(Kugel ist aus der Ruhelage ausgelenkt und angehoben) in kinetische Energie (Kugel schwingt) um. Träte keine Reibung an der Luft und an der Aufhängung auf, ließen sich die
Energiearten vollständig ineinander umwandeln. Durch Reibung wird aber ein Teil der Energie in Wärmeenergie umgewandelt. Diese Wärmeenergie ist quasi technisch verloren, sie ist nur noch in Form von Wärme im Haken und in der Luft da.
Die Energieumwandlung beim Auto von der chemischen Energie des Benzins bis zur kinetischen Energie (Bewegungsenergie) führt über eine Kette von Umwandlungen. Dabei summieren sich bei jeder einzelnen Umwandlung auftretende „Verluste“.
4. Kinetische Energie ist Bewegung
Ein typisches Beispiel dafür ist das Trampolinspringen. Ein Sportler springt in das Spannungstuch. Die im Tuch steckende Spannenergie schnellt den Springer nach oben. Am Springer wird gegen die Erdanziehung Hubarbeit geleistet. Er erhält Höhenenergie. Diese verrichtet nun im Zusammenwirken mit der Erdanziehung Beschleunigungsarbeit am Springer nach unten. Der Sportler erhält kinetische Energie. Diese wird benutzt, um wieder das Tuch zu spannen.
Kinetische Energie ist die Fähigkeit eines Körpers, aufgrund seiner Bewegung mechanische Arbeit zu leisten, Wärme abzugeben oder Licht auszusenden.
5. Die Abhängigkeiten der kinetischen Energie
Die kinetische Energie eines sich bewegenden Körpers hängt von seiner Masse bzw. seiner Geschwindigkeit ab. Sie ist umso größer:
- je größer die Masse des Körpers ist und
- je größer seine Geschwindigkeit ist.