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Energieumwandlungen bei einem Federpendel - einfach und anschaulich

In diesem Video beschäftigen wir uns mit den Energieumwandlungen eines Federpendels und vernachlässigen dabei jegliche Reibung. Zunächst betrachten wir das horizontal schwingende Federpendel: An diesem Punkt ist die Feder maximal ausgelenkt und das angehängte Gewicht bewegt sich nicht. Die gesamte Energie des Federpendels ist in diesem Moment in der Spannenergie der Feder gespeichert. In diesem Punkt befindet sich die Feder in ihrer Ruhelage. Es ist daher keine Spannenergie gespeichert. Allerdings bewegt sich das angehängte Gewicht hier am schnellsten. Die gesamte Energie liegt nun in der Bewegungsenergie der Masse vor (auch kinetische Energie genannt). In diesem Punkt ist die Feder maximal zusammengedrückt und die Masse bewegt sich erneut nicht. Die gesamte Energie ist somit wieder in der Spannenergie der Feder gespeichert. Im zweiten Teil betrachten wir das vertikal schwingende Federpendel. Im Unterschied zum horizontalen Federpendel ändert sich hier ständig die Höhe der angehängten Masse. In diesem Punkt befindet sich das Gewicht am tiefsten Punkt. Wir definieren diesen Punkt als Höhe null. Somit besitzt das Gewicht keine Lageenergie (auch potentielle Energie genannt). Da es sich in diesem Moment auch nicht bewegt, besitzt es ebenfalls keine kinetische Energie. Die Feder ist jedoch maximal ausgelenkt, weshalb die gesamte Energie in der Spannenergie der Feder gespeichert ist. In diesem Punkt befindet sich die Feder in ihrer Ruhelage mit angehängter Masse. Die Feder ist daher leicht gedehnt. Das Gewicht bewegt sich hier mit maximaler Geschwindigkeit und befindet sich auf mittlerer Höhe. Die gesamte Energie des Federpendels liegt in diesem Moment in der kinetischen Energie der Masse, der potenziellen Lageenergie sowie der Spannenergie der Feder vor. In diesem Punkt befindet sich die Feder in ihrem „Normalzustand“, also in der Ruhelage ohne angehängte Masse. Es ist daher keine Spannenergie in der Feder gespeichert. Das Gewicht bewegt sich mit mittlerer Geschwindigkeit und befindet sich auf mittlerer Höhe. Die gesamte Energie des Federpendels liegt in diesem Moment in der kinetischen Energie sowie der potenziellen Energie der Masse vor. In diesem Punkt ist die Feder zusammengedrückt und die Masse bewegt sich nicht. Sie befindet sich außerdem am höchsten Punkt. Die gesamte Energie des Systems ist in diesem Moment sowohl in der Spannenergie der Feder als auch in der potentiellen Energie der Masse gespeichert.