Читать книгу Deutschlands freier Fall - Hermann Rochholz - Страница 34

Der Physiker sagt: „Energie ist invariant“. Das hört sich kompliziert an, ist aber einfach: Die Summe aller unterschiedlichen Energiearten verändert sich nicht und nie. Energie kann man nicht erzeugen und nicht vernichten, denn Energie wird immer von einer in eine andere Form umgewandelt. Am Ende wird immer Wärmeenergie erzeugt, sofern man nicht als technischen Prozess die Energie in etwas hineinsteckt. Auch Pflanzen schaffen es, die Energie des Sonnenlichtes über ihre Blätter aufzunehmen, um sie dann zum Wachsen in Blättern, Ästen und Stängeln zu „deponieren“.

Energie kann man nicht beschreiben, denn sie ist nichts Sachliches, sondern abstrakt. Am einfachsten kann man sagen: Energie ist eine physikalische Hilfsgröße, die sich Physiker ausgedacht haben, um mit Hilfe der Mathematik die Welt möglichst einfach beschreiben zu können. Die geniale Einfachheit dieser Größe besteht darin, dass alle Energiearten zusammen in einem geschlossenen System immer gleich groß, also invariant sind: Wenn irgendwo Energie geringer wird, ist es zwangsläufig so, dass eine oder mehrere andere Energien größer werden müssen. Dies ist ein Naturgesetz. Auch ist es „cool“, dass der Weg von einem Zustand A nach einem Zustand B völlig egal ist. Man muss nur die vorhandenen Energien beim Zustand A zusammenrechnen und dies auch für den Zustand B tun. Die Zahlen, die man errechnet, müssen gleich sein. Sind sie es nicht, hat man sich verrechnet.

Die schiefe Ebene und der Energiesatz

Lässt man einen Körper ohne Berücksichtigung der Luftreibung einen Meter tief fallen, so beträgt seine Geschwindigkeit v nach diesem Meter 2,21 m/s {5}. Stellt man die Frage, wie schnell der Körper ist, wenn man ihn reibungsfrei eine „Schiefe Ebene“ heruntergleiten lässt, kann man mit den relativ aufwändigen Formeln der Beschleunigung und Kräftedreieck („Bewegungsgleichungen“)¹³ die Endgeschwindigkeit berechnen. Benutzt man den Energiesatz, so erkennt man, dass die Geschwindigkeit am Ende der schiefen Ebene exakt dieselbe sein muss, wie wenn man den Körper senkrecht fallen lässt. Sogar die Formeln sind dieselben. Nur die Richtung der Geschwindigkeit und die Zeit, die benötigt wird, um diese Geschwindigkeit zu erreichen, ist eine andere. Lageenergie wird in Bewegungsenergie umgewandelt.

Einige Dinge sind dabei aber zu beachten: Energie benötigt ein Gefälle, wenn man sie entnehmen möchte. Hier kann man an ein Wasserkraftwerk denken, das Berge benötigt. In Nordfriesland funktioniert ein Wasserkraftwerk also nicht, denn dort sind keine Berge und kein Gefälle, bei dem Wasser eine Turbine antreiben kann. In den Bergen hat man Gefälle und man kann Energie in einem See speichern. Oder wenn Luft unter hohem Druck eingeschlossen ist, kann man mit dessen Energie erst dann eine Turbine antreiben, wenn die Luft in einen Behälter mit geringerem Druck ausströmen kann.

„Ist der irr?“ mag der Leser denken. „Jetzt prophezeit einer den Untergang des Abendlandes und fängt mit Physik an“. Genau da ist der Haken: Für unseren Wohlstand, den Erhalt der Gesellschaft und auch für Umweltschutzmaßnahmen benötigt man viel dieser abstrakten physikalischen Rechengröße. Sehr viel. Irrsinnig viel.

Und der Gesellschaft Energie zu entziehen, ohne dass man einen realistischen Plan hat, wo man sie zuverlässig herbekommt, ist ein „No-Go“, da die umgebenden Systeme zusammenbrechen.