Was ist Energie

  1. Wenn eine Kraft $F$ ein Objekt um die Strecke $s$ verschiebt, dann sagen wir: "die Kraft $F$ hat an dem Objekt die Arbeit $W$ verrichtet". W steht für "Work" (das englische Wort für Arbeit). Natürlich ist die verrichtete Arbeit mehr, je größer die wirkende Kraft ist oder je größer die Verschiebungsstrecke $s$ ist. Deshalb definieren wir die physikalische Arbeit $$\boxed{W=F \cdot s}$$
  2. Stellen wir uns einen Betonblock vor. Ein Kran hebt nun den Betonblock 10 [m] hoch. Dafür benötigt er die Kraft 1000 [N]. Somit verrichtet der Kran die Arbeit $W= 1000 [N] \cdot 10[m] = 10000 [J]$.
  3. Direkt unterhalb des hochgehobenen Betonblocks ist eine Stange senkrecht in die Erde eingeführt. Nun lässt der Kran den Betonblock von oben auf die Stange fallen. Der Block fällt auf die Stange hinunter und druckt diese in die Erde hinein. Da die Stange sich bewegt hat, wurde an sie eine Arbeit verrichtet. Wir stellen uns zwei Fragen:
    Wer hat die Arbeit an die Stange verrichtet? Die Antwort ist natürlich der hochgehobene Block.
    Auf dem Boden hätte der Block diese Fähigkeit die Stange in die Erde zu pressen nicht. Wie ist der Block zu dieser Fähigkeit gekommen? Die vom Kran an den Block während des Hochhebens verrichtete Arbeit muss irgendwie im block gespeichert worden sein. Beim Fall hat sich diese gespeicherte Arbeit wieder freigesetzt und konnte so die Stange in die Erde drucken, d. h. die freigewordene Arbeit konnte wieder auf ein anderes Objekt (hier die Stange) übertragen werden.
  4. Die Arbeit kann also gespeichert und wieder freigesetzt werden. In der Physik wird die gespeicherte Arbeit als Energie bezeichnet. Energie und Arbeit sind verschiedene Formen der selben Größe. Wenn ein Objekt durch eine Kraft verschoben wird, dann sprechen wir von der Arbeit, die an das Objekt verrichtet wird. Nachdem das Verschieben vorbei ist, geht die Arbeit nicht verloren. Die verrichtete Arbeit ist jetzt im Objekt gespeichert. In diesem Fall sprechen wir dann von der gespeicherten Energie.
  5. Die Energie wird i. d. R. $E$ (für Energie) bezeichnet. Da Energie die gespeicherte Arbeit ist, gilt: $$E = W = F \cdot s$$Die Energie hat genau wie die Arbeit die Einheit Joule $[J]$.
  6. Die Energie ist eine fundamentale Größe unseres Universums. Sie kann in verschiedene Formen umgewandelt werden.