Teilchen im Raum – Energieerhaltung
Ein Teilchen wird in einen geschlossenen Raum geschossen. Die Wandstöße sind elastisch; Luftreibung bremst die Bewegung.
Modell
Das Teilchen bewegt sich in einem geschlossenen rechteckigen Raum. Die Wandstöße sind ideal elastisch. Dadurch ändert sich die Bewegungsrichtung, aber beim Stoß geht keine mechanische Energie verloren.
Die Gravitation wirkt nach unten. Dadurch wird Bewegungsenergie in Lageenergie und wieder zurück umgewandelt: Epot = m · g · h
Die Luftreibung wirkt entgegen der Bewegungsrichtung. Im Modell gilt näherungsweise: FLuft = -c · v²
Ohne Luftreibung bleibt die mechanische Energie erhalten: Ekin + Epot = konstant
Mit Luftreibung nimmt die mechanische Energie des Teilchens ab. Die verlorene Energie wird als an den Raum abgegebene Energie gezählt: Ekin + Epot + Eabgegeben = konstant