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Kinetische Energie

kinetische Energie berechnen

Berechnen Sie schnell und ohne viel Aufwand die kinetische Energie. Geben Sie dazu unten einfach nur die Masse in Kg und die Geschwindigkeit an.

Masse [kg]  
Geschwindigkeit [m/2]  

Sie möchten die kinetische Energie schnell und richtig berechnen? Mit unserm Rechner ist das unter Eingabe der geforderte Werte leicht und einfach machbar.

Was ist kinetische Energie?

Die Bezeichnung kinetische Energie kommt vom griechischen kinesis = ­Bewegung und wird auch Bewegungsenergie genannt. Sie ist die Energie, die ein Gegenstand aufgrund seiner Bewegung beinhaltet. Sie ist gleich der Arbeit, die aufgewandt werden muss, um den Gegenstand aus dem Ruhezustand in Bewegung zu versetzen. Die kinetische Energie hängt von der Masse und auch von der Geschwindigkeit des bewegten Körpers ab.

Die Maßeinheit in der die kinetischen Energie ausgedrückt wird ist Joule.

Das Konzept für die kinetische Energie allerdings ohne den Vorfaktor 1/2 wurde bereits im 18. Jahrhundert von Émilie du Châtelet eingeführt. Er baute es auf den Überlegungen von Gottfried Wilhelm Leibniz, eingeführt auf und nannte die kinetische Energie vis viva, deutsch Lebendige Kraft. Bis zu diesem Konzept war man der Ansicht wie Newton: Die Bewegungsenergie ist mit der Geschwindigkeit proportional.

In der klassischen Mechanik ist die kinetische Energie wie folgt beschrieben: Die kinetische Energie T eines Körpers (Massenpunktes) ist abhängig von seiner Masse m (in kg) und seinem Bewegungszustand. Der Bewegungszustand wird durch die Geschwindigkeit v (in m/s) des Körpers beschrieben. Es gilt also

T = 1/2*m*v

In der hamiltonschen Mechanik wird der Bewegungszustand eines Körpers (Massepunktes) nicht über seine Geschwindigkeit, sondern durch seinen Impuls p = m v ausgedrückt.

In der relativistischen Physik gilt die Abhängigkeit der kinetischen Energie von der Geschwindigkeit eines Körpers nur annährend für Geschwindigkeiten die deutlich kleiner als die Lichtgeschwindigkeit sind. Aus der Überlegung heraus, dass die kinetische Energie die Differenz aus Gesamtenergie und Ruheenergie eines Körpers ist. Die kinetische Energie kann übergreifend in der gesamten Mechanik und Elektrik sowie auch in der
Quatenmechanik als wichtiger Faktor auftreten.

Rechner Anwendung:

In den von uns für Sie hier bereitgestellten Rechner tragen Sie das Gewicht und die Geschwindigkeit des Körpers ein, dessen kinetische Energie Sie berechnen möchten:

Masse [kg] 1000
Geschwindigkeit [m/2] 200

Nun klicken Sie auf den Button "Berechnen" und bekommen im Antwortfeld das Ergebnis angezeigt.

Die kinetische Energie beträgt : 20.000.000,00 Nm


Häufig gestellte Fragen

Praxisbeispiel zur Berechnung der kinetischen Energie

Ein Meteorit tritt in die Erdatmosphäre ein und rast auf die Erdoberfläche zu. Beim Aufprall hat der Meteorit eine Geschwindigkeit 10.000 m/s. Aufgrund des entstandenen Kraters wurde seine Masse auf ca. 100 kg geschätzt. Welche kinetische Energie war in dem Meteoriten zum Zeitpunkt des Aufpralls gespeichert?

Mit T    = 0,5 * m * v²    gilt:

T    = 0,5 * 100 kg * (10.000 m / s)²
    = 50 kg * 100.000.000 m² / s²
    = 5.000.000.000 J
    = 5 GJ            (Giga-Joule)

 

Was versteht man unter kinetischer Energie?

Als kinetische Energie wird die Energie bezeichnet, die ein Körper aufgrund seiner Bewegung enthält. Sie wird deswegen auch als Bewegungsenergie bezeichnet. Dass ein in Bewegung befindlicher Körper Energie gespeichert hat, lässt sich mit einem einfachen gedanklichen Experiment bestätigen:

Versucht man, den sich bewegenden Körper abzubremsen, so muss dafür eine gewisse Energiemenge aufgewendet werden. Beim Abbremsen eines Fahrzeugs äußert sich dieser Energieaufwand beispielsweise in der Erwärmung der Bremsscheiben. Ebenfalls nachvollziehbar wird in diesem Gedankenexperiment, dass der Energieaufwand von zwei Faktoren abhängt: der Masse des Körpers und seiner Geschwindigkeit.

 

Wie berechnet man die kinetische Energie?

Für die Berechnung der kinetischen Energie (Formelzeichen T) wird in der Physik eine Vereinfachung vorgenommen, bei der der Körper durch eine punktförmige Masse ersetzt wird. Es gilt dann folgende Berechnungsgrundlage:

T    = 0,5 * m * v²

m    … Masse (in kg)
v    … Geschwindigkeit des Körpers (in m / s)

Durch Multiplikation der oben genannten Einheiten und der zugehörigen Potenzen erhält man die Einheit der kinetischen Energie kg * m² / s² (gleichbedeutend mit der SI-Einheit Joule). Da ein Joule eine sehr kleine Energiemenge darstellt, sind in der Praxis meist die größeren Einheiten Kilo-Joule (1 kJ = 1.000 J) und Mega-Joule (1 MJ = 1.000.000 J) gebräuchlich.

 

Wo spielt die kinetischen Energie einen Rolle?

Die kinetische Energie spielt in vielen technische Anwendungen eine Rolle – gleich, ob es darum geht, eine Masse zu beschleunigen oder sie wieder abzubremsen. Dazu einige Beispiele:

1- Die Gondel einer Achterbahn wird vom höchsten Punkt gestartet und beschleunigt auf einer langen Gefällestrecke (kinetische Energie wird in der Gondel gespeichert). In der anschließenden Steigung wird die Gondel durch die Schwerkraft wieder abgebremst (kinetische Energie wird wieder entzogen). Reicht die in der Gondel gespeicherte Energie aus, die Steigung zu meistern oder wird die Gondel wieder rückwärts nach unten sausen?

2- Ein ICE wird durch eine Notbremsung aus hoher Geschwindigkeit heraus zum Stehen gebracht. Die Bremsscheiben müssen der durch den schnellen Abbau der kinetischen Geschwindigkeit hervorgerufenen Erhitzung (Umwandlung kinetischer in Wärmeenergie) standhalten können.

3- Ein Projektil wird von einem Revolver auf eine Holzwand abgefeuert. Kann die Holzwand der kinetischen Energie genug Widerstand entgegensetzen, um das Projektil aufzuhalten oder wird eine dahinter stehende Glasscheibe beschädigt werden?

 



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