Direkt zum Inhalt

Kinetische Energie einfach erklärt

Klassenstufe:

Was ist die kinetische Energie?

Die kinetische Energie ist per Definition die Energie, die ein Körper aufgrund seiner Bewegung hat. Deshalb wird sie auch oft Bewegungsenergie genannt. Erläuterungen, wie du kinetische Energie auf einen Körper übertragen kannst, und noch weitere Erklärungen zu dieser Energieform findest du in unserem Lernweg zur kinetischen Energie.

Im Physikunterricht tritt die kinetische Energie sehr häufig zusammen mit der potentiellen Energie auf, weil diese Arten der Energie oft ineinander umgewandelt werden, zum Beispiel beim Fadenpendel. Dafür benötigst du den wichtigen Energieerhaltungssatz.

Hier findest du viele nützliche Informationen, die du brauchst, um mit der Bewegungsenergie in der Schule klarzukommen. Wir zeigen dir unter anderem, welche Formel du für die kinetische Energie benutzen kannst und wie du damit rechnest. Wenn du deine Vorbereitung auf die nächste Physikprüfung zu diesem Thema schon abgeschlossen hast, dann kannst du als Generalprobe unsere Klassenarbeiten durchrechnen und mit den Musterlösungen vergleichen.

Welche Bedeutung hat kinetische Energie im Straßenverkehr?

Na klar: Autos bewegen sich und haben deshalb auch eine kinetische Energie. Diese ist sogar gar nicht so klein, weil die Autos mit hoher Geschwindigkeit fahren können und gleichzeitig eine hohe Masse aufweisen. Die hohe kinetische Energie der Autos stellt im Falle eines Unfalls eine Gefahr für uns Menschen dar.

Damit diese hohen kinetischen Energien unseren menschlichen Körpern nicht zu sehr schaden, gibt es einige Sicherheitsvorkehrungen im Auto, wie die Knautschzone und den Airbag. Als Knautsch- oder Deformationszone bezeichnet man vor allem den vorderen Teil des Autos. Der ist heutzutage etwas weniger steif konstruiert als früher, sodass er sich im Falle eines Frontalzusammenpralls verformen kann. Die kinetische Energie, die das Auto vor dem Unfall hatte, wird so also in Verformungsenergie umgewandelt und damit abgefangen. Die Insassen erfahren außerdem eine etwas weniger abrupte Beschleunigung.

Der weiche Airbag wird im Falle eines Unfalls durch ein Treibgas schnell aufgeblasen und fängt die kinetische Energie des Fahrerkopfes auf schonende Weise ab, indem sich der Airbag verformt. Hier wird also ebenfalls die kinetische Energie in Verformungsenergie umwandelt. Ohne Airbag würde das Lenkrad oder das Armaturenbrett die gleiche Aufgabe übernehmen – allerdings weniger schonend für den Kopf des Fahrers.

Natürlich können diese Sicherheitsvorkehrungen nur in bestimmten Fällen und auch nur begrenzt die kinetische Energie abfangen. Ein sicherer Fahrstil ist deshalb lebenswichtig!

Welche Auswirkung hat Reibung auf kinetische Energie?

Der Energieerhaltungssatz verrät dir, dass du Energie nicht erzeugen oder vernichten, sondern nur umwandeln kannst. Für die kinetische Energie spielt die Reibung eine wichtige Rolle. Denn wenn sich etwas bewegt, dann taucht meistens auch eine Form der Reibung dabei auf.

Wenn du zum Beispiel mit deinem Fahrrad unterwegs bist, dann musst du immer mal wieder in die Pedale treten, sonst würde dein Fahrrad ja irgendwann zum Stehen kommen. Aber warum eigentlich? Die Reifen des Fahrrads reiben am Boden und dadurch wird die ganze Zeit während des Fahrens ein Teil der kinetischen Energie in Reibungsenergie umgewandelt. Wenn alle kinetische Energie umwandelt ist, bleibt das Fahrrad stehen.

Trotzdem ist Reibung nicht immer etwas Schlechtes! Denn die Reibung zwischen den Bremsklötzen und deinen Reifen ermöglicht es dir, in einer gefährlichen Situation deine kinetische Energie sehr schnell auf Null zu bringen und anzuhalten. Bei weniger Reibung, zum Beispiel bei Glatteis auf der Straße oder in einer sandigen Kurven, ist es außerdem wahrscheinlicher, mit dem Fahrrad zu stürzen.

Reibung gibt es aber nicht bei allen Bewegungen! Ein Satellit, der im Weltraum um die Erde kreist, befindet sich im Vakuum des Alls. Es gibt hier also nichts, woran sich der Satellit reiben könnte – und somit verringert sich seine kinetische Energie auch nicht. Das ist auch der Grund, warum der Satellit kaum Treibstoff benötigt, sobald er einmal seine Umlaufbahn erreicht hat.

Wozu braucht man kinetische Energie?

Immer wenn wir uns selbst oder unsere Maschinen bewegen wollen, ist die kinetische Energie im Spiel! Zu Fuß, mit dem Fahrrad, dem Bus oder der Bahn – wenn wir uns bewegen, dann besitzen wir auch Bewegungsenergie. Wo dabei die kinetische Energie herkommt, ist unterschiedlich. Wenn wir laufen oder mit dem Fahrrad fahren, dann wandeln wir die chemische Energie unserer Muskeln in kinetische Energie um. Ein gutes Transportmittel sind auch Straßenbahnen, die mit grünem Strom betrieben werden. Diese elektrische Energie stellt die nötige Bewegungsenergie für den Transport bereit.

Bei anderen Prozessen starten wir bei der kinetischen Energie und wandeln sie in andere Energieformen um. Bei Wind- und Wasserkraftwerken wird beispielsweise die kinetische Energie des Windes bzw. des Wasser genutzt, um elektrische Energie zu erhalten.

Bei vielen technischen Anwendungen müssen wir außerdem in der Lage sein, die kinetische Energie zu berechnen. Wenn wir zum Beispiel eine Rakete in den Weltraum schicken wollen, etwa für eine Mondmission, dann müssen wir die Geschwindigkeit bestimmen, welche die Rakete mindestens haben sollte, um dem Gravitationsfeld der Erde zu entkommen. Denn mit einer zu geringen Geschwindigkeit würde sie nach dem Start zurück auf die Erde fallen. Bei der Berechnung dieser Fluchtgeschwindigkeit der Rakete spielt kinetische Energie eine ganz entscheidende Rolle!