Physik

Lageenergie - Formel und Beispiele

Inhaltsverzeichnis:

In diesem Text erklären wir dir, was man unter Lage- bzw. potenzieller Energie versteht und wie du diese berechnen kannst. Dafür werden wir einige Begriffe anführen und erklären, die du für die Berechnung benötigst.

Teste kostenlos unser Selbst-Lernportal
  • Über 700 Lerntexte & Videos
  • Über 250.000 Übungen & Lösungen
  • Gratis Nachhilfe-Probestunde

Die Lageenergie

Die Lageenergie wird oftmals auch potenzielle Energie genannt. Das liegt unter anderem daran, dass diese Energieform bei ruhenden Körpern zu finden ist und in Abhängigkeit zu der Lage steht. Das (Energie-)Potenzial, das ein Körper hat, wird durch die Höhe bestimmt, in der sich dieser befindet. Schauen wir uns das anhand einiger Beispiele an.

Beispiel

Beispiel

Hier klicken zum Ausklappen

Die Wissenschaftsklasse des James Prescott Joule Gymnasiums möchte berechnen, wie sich der Sturz einer Kokosnuss aus verschiedenen Höhen auf diese auswirken kann. Dazu planen sie, eine der Nüsse aus dem ersten Stock ihres Schulgebäudes fallen zu lassen und eine weitere dann vom Dach aus.

potentielle-energie-lageendergie-kinetische-energie-bewegeungsenergie-physik-transformation-umwandlung
Startpunkte der Kokosnüsse vor dem Fall 

Welche unterschiedlichen Ergebnisse könntest du dir vorstellen? Das Wissen über die sogenannte potenzielle Energie kann dir dabei helfen.

Die potenzielle Energie die ein Gegenstand (hier die Kokosnuss) hat, kann man berechnen und ist von drei Faktoren abhängig. Zum einen ist die Masse des Objektes bedeutsam. Sie wird mit der abgekürzten Form $m$ benannt und in Kilogramm ($kg$) angegeben. Des Weiteren ist die Höhe ($h$) mitentscheidend und wird in Metern ($m$) angegeben. Dazu rechnet man die Erdbeschleunigung als Konstante mit ein. Dabei wird die Variable $g$ verwendet mit der Einheit $\frac{m}{s^2}$. Dieser Wert beträgt immer $9,81\frac{m}{s^2}$. Um die potenzielle Energie eines Objekts zu bestimmen, werden diese drei Faktoren miteinander multipliziert. 

Merke

Merke

Hier klicken zum Ausklappen

Daraus ergibt sich folgende Formel mithilfe der du die potenzielle Energie ($E_{pot}$) eines Objektes errechnen kannst:

$E_{pot} = {m}\cdot{g}\cdot{h}$

Die potenzielle Energie wird mit der Einheit Joule ($J$) angegeben.

Die Formel wollen wir nun auf die beiden Fälle aus dem Beispiel anwenden, damit du siehst, wie sich die potenzielle Energie der beiden Kokosnüsse errechnen lässt.

Lageenergie der ersten Kokosnuss

Fall I) Wir gehen davon aus, dass die beiden Kokosnüsse sich gleichen und eine Masse von 2 $kg$ besitzen. Wie das Bild dir zeigt, wird diese erste Kokosnuss aus einer Höhe von drei Metern fallen gelassen. Setzen wir diese Werte in die Formel ein, sieht dies wie folgt aus: 

$E_{k1} = {2kg}\cdot{9,81}\frac{m}{s^2}\cdot{3m}$

Rechnen wir diese Formel nun aus, ergibt sich eine potenzielle Energie für die erste Kokosnuss in Höhe von 58,86 $J$.

Lageenergie der zweiten Kokosnuss

Fall II) Wie du in dem ersten Fall gesehen hast, hängt die potenzielle Energie auch von der Höhe ab in der sich ein Objekt befindet. Im zweiten Fall liegt der Startpunkt der Kokosnuss in der Höhe von sieben Metern. Da die weiteren Werte (Masse, Erdbeschleunigung) gleichbleiben, ergibt sich folgende Formel für das potenzielle Energieniveau:

$E_{k2} = {2kg}\cdot{9,81}\frac{m}{s^2}\cdot{7m}$

Rechnen wir nun auch diese Formel aus, ergibt sich eine potenzielle Energie für die zweite Kokosnuss in Höhe von 137,34 $J$.

Merke

Merke

Hier klicken zum Ausklappen

Du siehst also, je höher ein Objekt gelagert ist, desto höher ist auch dessen potenzielles Energieniveau.

Du kannst dir merken, dass die Lageenergie die Energie ist, die ein Körper dadurch hat, dass er sich in einer bestimmten Höhe befindet.

Nun weißt du, was unter der potenziellen Energie zu verstehen ist und wie man diese für verschiedene Objekte berechnen kann. In unseren Übungsaufgaben kannst du dein neu erlerntes Wissen testen. Dabei wünschen wir dir viel Spaß und Erfolg!

Übungsaufgaben

Teste dein Wissen!

Teste dein Wissen!

An einer 12 Meter hohen Palme in der Karibik hängt eine Kokosnuss, die ein potenzielles Energieniveau in Höhe von 529.74 J hat. Wie schwer ist diese Kokosnuss?

Teste dein Wissen!

Die Lageenergie eines Ziegelsteins, der auf dem Dach eines Hochhauses liegt, beträgt 17422,56 J. Die Masse dieses Steins beträgt 8kg. Wie hoch ist das Gebäude?

Diese und weitere PDF-Übungsaufgaben findest du in unserem Selbst-Lernportal. Registriere dich jetzt gratis und lerne sofort weiter!
Teste dein Wissen!

Welche Variable gehört zu der Funktion?
$E_{pot}$

Diese und weitere PDF-Übungsaufgaben findest du in unserem Selbst-Lernportal. Registriere dich jetzt gratis und lerne sofort weiter!
Teste dein Wissen!

Löse die Rechnung und markiere die korrekte Antwort.
$ {3,75kg}\cdot{9,81}\frac{m}{s^2}\cdot{11,33m}$

Aufgabenblätter & Lösungen
Mit wenigen Klicks die passenden Aufgaben und Lösungen zum Üben und Selbst-Lernen finden.
Du brauchst Hilfe?

Hol dir Hilfe beim Studienkreis und frag einen Lehrer!

Lehrer zum Wunschtermin online fragen

Du benötigst häufiger Hilfe in Physik? Dann vereinbare einen Termin bei einem Lehrer unserer Physik Online-Nachhilfe und verbessere deine Physik-Kenntnisse.

  • Zum Wunschtermin
  • Online-Einzelgespräch
  • Geprüfte Nachhilfelehrer
Gratis Probestunde vereinbaren
Lehrer zum Wunschtermin in deiner Nähe fragen

Du möchtest lieber einen Lehrer der Physik-Nachhilfe aus deiner Stadt im persönlichen und direkten Gespräch fragen? Dann vereinbare einen Termin in einer Nachhilfeschule in deiner Nähe.

  • Zum Wunschtermin
  • In deiner Stadt
  • Geprüfte Nachhilfelehrer

Gratis Probestunde vereinbaren

Selbst-Lernportal
Wissen vertiefen und selber üben

Du möchtest mehr Aufgaben? Zugriff auf alle Aufgaben erhältst du im Studienkreis Lernportal.

  • Über 250.000 Übungsaufgaben
  • 700 Lernvideos
  • Original-Abi-Klausuren
Jetzt kostenlos entdecken
Bewertungen

Unsere Kunden über den Studienkreis

anonymisiert, vom 2019-11-18
Klappt super
anonymisiert, vom 2019-11-17
Bin zufrieden.
anonymisiert, vom 2019-11-17
Ich finde meinen Lehrer sehr gut aber wenn ich mal was ändern möchte kann ich keinen bei der online Nachhilfe erreichen per Telefon. Auch beim Rückruf dauert es sehr sehr lange bis man zurück gerufen wird. Ich würde mir auch bei Studenten, Langzeit Tarife wünschen die billiger sind weil man hat als Student nicht so viel Geld. Aber insgesamt bin ich ganz zufrieden. Mechanik wäre noch gut als Fach.
Noch Fragen?

Wir sind durchgehend für dich erreichbar

0800 111 12 20
(kostenlos und jederzeit)
N-tv Gütesiegel
TÜV-Gütesiegel
Die Welt Service-Champions
Online Lern-Bibliothek kostenlos testen!

Jetzt registrieren und direkt kostenlos weiterlernen!

Dein Gratis-Lernpaket:

  • Lern-Bibliothek: 1 Tag Gratis-Zugang
  • Hausaufgaben-Soforthilfe: 15 Gratis-Minuten
  • Nachhilfe-Probestunden gratis
Deine Daten werden von uns nur zur Bearbeitung deiner Anfrage gespeichert und verarbeitet. Weitere Informationen findest du hier: www.studienkreis.de/datenschutz/

Schon registriert? Hier einloggen

Deine Daten werden von uns nur zur Bearbeitung deiner Anfrage gespeichert und verarbeitet. Weitere Informationen findest du hier: www.studienkreis.de/datenschutz/
Online-Nachhilfe im Gratis-Paket kostenlos testen

Jetzt registrieren und kostenlose Probestunde anfordern.

Dein Gratis-Lernpaket:

  • Nachhilfe-Probestunden gratis
  • Hausaufgaben-Soforthilfe: 15 Gratis-Minuten
  • Lern-Bibliothek: 1 Tag Gratis-Zugang
Deine Daten werden von uns nur zur Bearbeitung deiner Anfrage gespeichert und verarbeitet. Weitere Informationen findest du hier: www.studienkreis.de/datenschutz/

Wir benötigen deine Telefonnummer zur Absprache von möglichen Unterrichtsterminen und um deinen konkreten Nachhilfebedarf zu ermitteln. Deine Daten werden nicht an Dritte weitergegeben.

Hier ein paar Beispiele für Fragen, die wir dir telefonisch stellen könnten:

  • "Bei welchem Thema gibt es besondere Schwierigkeiten?
  • "Wann hättest du generell Zeit für den Unterricht?"

Schon registriert? Hier einloggen

Deine Daten werden von uns nur zur Bearbeitung deiner Anfrage gespeichert und verarbeitet. Weitere Informationen findest du hier: www.studienkreis.de/datenschutz/
Hausaufgaben-Soforthilfe im Gratis-Paket kostenlos testen!

Jetzt registrieren und Lehrer sofort kostenlos im Chat fragen.

Dein Gratis-Lernpaket:

  • Hausaufgaben-Soforthilfe: 15 Gratis-Minuten
  • Nachhilfe-Probestunden gratis
  • Lern-Bibliothek: 1 Tag Gratis-Zugang
Deine Daten werden von uns nur zur Bearbeitung deiner Anfrage gespeichert und verarbeitet. Weitere Informationen findest du hier: www.studienkreis.de/datenschutz/

Schon registriert? Hier einloggen

Deine Daten werden von uns nur zur Bearbeitung deiner Anfrage gespeichert und verarbeitet. Weitere Informationen findest du hier: www.studienkreis.de/datenschutz/
Diese Website verwendet Cookies für Analysen, personalisierte Inhalte und interessenbezogene Anzeigen. Indem Sie diese Website weiter nutzen, erklären Sie sich mit dieser Verwendung einverstanden. Weitere Informationen
7710