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2026-07-14T06:30:42Z

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{{T}}

{{BR}}
= Spannenergie =

{{BR}}
= Einleitung =

Eine gespannte oder zusammengedrückte [[Feder]] kann etwas bewegen. In ihr steckt '''Spannenergie'''. Sie gehört zur [[Potentielle Energie|potenziellen Energie]].

[[Datei:Animated-mass-spring.gif|500px|rahmenlos|center]]
<div align="center">'''Animation: Beim Schwingen wird Spannenergie immer wieder in Bewegungsenergie umgewandelt.'''</div>

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=MSmLxl2WdZg |500|center}}

{{BR}}
= Das Wichtigste =

{{BR}}
== Wann entsteht Spannenergie? ==

Spannenergie entsteht, wenn ein [[Elastizität|elastischer]] Körper verformt wird. Beispiele sind eine Feder, ein Bogen, ein Gummiband oder ein Trampolin. Lässt Du den Körper los, kann die gespeicherte Energie in [[Kinetische Energie|Bewegungsenergie]], [[Lageenergie]] oder [[Wärmeenergie]] umgewandelt werden.

[[Datei:Hookes-law-springs.png|500px|rahmenlos|center]]
<div align="center">'''Je stärker dieselbe Feder gedehnt wird, desto mehr Spannenergie kann sie speichern.'''</div>

{{BR}}
== Formel ==

Für eine ideale Feder gilt:

<math>E_\text{Spann}=\frac{1}{2}\cdot D\cdot s^2</math>

# [[Spannenergie|<math>E_\text{Spann}</math>]]: Spannenergie in [[Joule]] (J)
# [[Federkonstante|<math>D</math>]]: Härte der Feder in Newton pro Meter (N/m)
# [[Auslenkung|<math>s</math>]]: Dehnung oder Stauchung in Meter (m)

'''Wichtig:''' Setze die Auslenkung immer in '''Meter''' ein.

[[Datei:Spring-elongation-and-forces.svg|500px|rahmenlos|center]]
<div align="center">'''Die Kraft wächst mit der Auslenkung. Das beschreibt das [[Hookesches Gesetz|Hookesche Gesetz]].'''</div>

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=kxE51XPFmjU |500|center}}

{{BR}}
== Einfaches Beispiel ==

Eine Feder hat <math>D=200\,\mathrm{N/m}</math>. Sie wird um <math>10\,\mathrm{cm}=0{,}10\,\mathrm{m}</math> gedehnt.

<math>E_\text{Spann}=\frac{1}{2}\cdot 200\,\mathrm{N/m}\cdot (0{,}10\,\mathrm{m})^2=1\,\mathrm{J}</math>

Die Feder speichert '''1 Joule''' Spannenergie.

{{#ev:youtube| https://www.youtube.com/watch?v=DTfnIlTk6Ps |500|center}}

{{BR}}
== Was verändert die Spannenergie? ==

# [[Federkonstante]]: Eine härtere Feder speichert bei gleicher Auslenkung mehr Energie.
# [[Auslenkung]]: Eine größere Auslenkung erhöht die Energie besonders stark.
# [[Quadratische Funktion]]: Wird die Auslenkung verdoppelt, wird die Spannenergie vervierfacht.

[[Datei:Energy SHM.svg|500px|rahmenlos|center]]
<div align="center">'''Beim Federschwingen wandeln sich Spannenergie und Bewegungsenergie ineinander um.'''</div>

[[Datei:Simple harmonic oscillator.gif|500px|rahmenlos|center]]
<div align="center">'''Animation: Das Gewicht bewegt sich zwischen zwei Umkehrpunkten.'''</div>

{{BR}}
== Sicherheit ==

Spanne Federn, Bögen oder Gummibänder nur vorsichtig. Richte sie nie auf Menschen oder Tiere. Beschädigte elastische Körper können reißen.

{{BR}}
= Lernbereiche =

# [[Mechanik]]: Energie in elastisch verformten Körpern untersuchen.
# [[Energie]]: Speicherung und Umwandlung von Energie erklären.
# [[Kraft und Bewegung]]: Den Zusammenhang zwischen Federkraft und Auslenkung verstehen.
# [[Experimentieren]]: Messwerte aufnehmen, auswerten und sicher arbeiten.

{{BR}}
= Interaktive Aufgaben =

{{BR}}
== Quiz: Teste Dein Wissen ==

{{MC}}

'''Was ist Spannenergie?'''
(Energie in einem elastisch verformten Körper)
(!Energie nur in einem warmen Körper)
(!Energie nur in einem fahrenden Auto)
(!Energie nur in einer Batterie)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Zu welcher Energieform gehört die Spannenergie?'''
(Potenzielle Energie)
(!Elektrische Energie)
(!Kernenergie)
(!Schallenergie)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Einheit hat die Spannenergie?'''
(Joule)
(!Newton)
(!Meter)
(!Watt)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Formel gilt für eine ideale Feder?'''
(E gleich ein Halb mal D mal s zum Quadrat)
(!E gleich D mal s)
(!E gleich D geteilt durch s)
(!E gleich ein Halb mal D zum Quadrat mal s)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Was beschreibt die Federkonstante D?'''
(Die Härte einer Feder)
(!Die Masse einer Feder)
(!Die Farbe einer Feder)
(!Die Temperatur einer Feder)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''In welcher Einheit wird die Auslenkung in die Formel eingesetzt?'''
(Meter)
(!Zentimeter)
(!Kilogramm)
(!Sekunde)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Was geschieht mit der Spannenergie, wenn die Auslenkung verdoppelt wird?'''
(Sie vervierfacht sich)
(!Sie verdoppelt sich)
(!Sie halbiert sich)
(!Sie bleibt gleich)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welcher Gegenstand kann Spannenergie speichern?'''
(Eine gedehnte Feder)
(!Ein ruhender Stein ohne Höhenänderung)
(!Eine ausgeschaltete Lampe)
(!Ein leerer Messbecher)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Energie kann beim Loslassen einer Feder entstehen?'''
(Bewegungsenergie)
(!Nur Kernenergie)
(!Nur Lichtenergie)
(!Keine andere Energie)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Was gilt für eine härtere Feder bei gleicher Auslenkung?'''
(Sie speichert mehr Spannenergie)
(!Sie speichert weniger Spannenergie)
(!Sie speichert immer keine Energie)
(!Ihre Spannenergie ist unabhängig von D)

{{E}}
<br>

{{BR}}
== Memory ==

<div class="memo-quiz">
{|
|-
| Spannenergie || elastisch gespeicherte Energie
|-
| Federkonstante || Härte der Feder
|-
| Auslenkung || Dehnung oder Stauchung
|-
| Joule || Einheit der Energie
|-
| Hookesches Gesetz || Kraft ist proportional zum Federweg
|-
| Bewegungsenergie || Energie eines bewegten Körpers
|}
{{E}}
<br>

{{BR}}
== Drag and Drop ==

<div class="lueckentext-quiz">

{| class="wikitable"
! Ordne die richtigen Begriffe zu.
! Bedeutung
|-
| '''Spannenergie'''
| Energie einer verformten Feder
|-
| '''Federkonstante'''
| Maß für die Härte einer Feder
|-
| '''Auslenkung'''
| Änderung gegenüber der Ruhelage
|-
| '''Joule'''
| Einheit der Energie
|-
| '''Energieumwandlung'''
| Wechsel von einer Energieform in eine andere
|}
{{E}}

<br>
<br />

{{BR}}
== Kreuzworträtsel ==

<div class="kreuzwort-quiz">
{|
|-
| Spannenergie || Welche Energie steckt in einer gespannten Feder?
|-
| Joule || Wie heißt die Einheit der Energie?
|-
| Feder || Welcher elastische Körper wird im Unterricht oft gedehnt?
|-
| Auslenkung || Wie heißt der Abstand von der Ruhelage?
|-
| Newton || Welche Einheit hat die Kraft?
|-
| Elastisch || Wie nennt man einen Körper, der in seine Ausgangsform zurückkehrt?
|}
{{E}}
<br>

{{BR}}
== LearningApps ==

<iframe> https://learningapps.org/index.php?s=Spannenergie </iframe>

{{BR}}
== Lückentext ==

<quiz display=simple>
{'''Vervollständige den Text.'''<br>
|type="{}"}
Spannenergie steckt in einem { elastisch } verformten Körper. Sie ist eine Form der { potenziellen } Energie. Die Formel für eine ideale Feder lautet <math>E_\text{Spann}=\frac{1}{2}\cdot D\cdot s^2</math>, dabei ist D die { Federkonstante }. Die Auslenkung s wird in { Meter } eingesetzt. Die Einheit der Energie heißt { Joule }. Wird die Auslenkung verdoppelt, wird die Spannenergie { vervierfacht }.
</quiz>

<br>

{{BR}}
= Offene Aufgaben =

{{BR}}
=== Leicht ===
# [[Alltagsbeispiele]]: Fotografiere oder zeichne vier Gegenstände, die Spannenergie speichern können.
# [[Begriffsnetz]]: Verbinde die Begriffe Feder, Auslenkung, Federkonstante, Spannenergie und Joule in einer Skizze.
# [[Erklärvideo]]: Nimm ein kurzes Video auf, in dem Du Spannenergie mit einem sicheren Beispiel erklärst.
# [[Sicherheitsplakat]]: Gestalte ein Plakat mit Regeln für den sicheren Umgang mit Federn und Gummibändern.

{{BR}}
=== Standard ===
# [[Federexperiment]]: Dehne eine Feder in kleinen Schritten und miss Kraft und Auslenkung. Arbeite nur unter Aufsicht.
# [[Messwerttabelle]]: Trage Deine Werte in eine Tabelle ein und zeichne ein Kraft-Weg-Diagramm.
# [[Berechnung]]: Berechne die Spannenergie für drei verschiedene Auslenkungen derselben Feder.
# [[Energieumwandlung]]: Baue ein sicheres Modell, das Spannenergie in Bewegungsenergie umwandelt, und beschreibe die Umwandlung.

{{BR}}
=== Schwer ===
# [[Vergleich von Federn]]: Untersuche zwei Federn mit verschiedenen Federkonstanten und vergleiche ihre gespeicherte Energie.
# [[Fehleranalyse]]: Erkläre, warum Zentimeter vor dem Einsetzen in die Formel in Meter umgerechnet werden müssen.
# [[Modellkritik]]: Prüfe, wann das Hookesche Gesetz bei einem Gummiband nicht gut passt.
# [[Projektplanung]]: Plane ein kleines Fahrzeug mit Federantrieb. Begründe, wie Auslenkung und Federkonstante die Fahrt beeinflussen.

{{:Offene Aufgabe - MOOC erstellen}}

{{BR}}
= Lernkontrolle =

# [[Energievergleich]]: Zwei gleiche Federn werden um 5 cm und 10 cm gedehnt. Vergleiche die Spannenergien, ohne beide Werte vollständig auszurechnen, und begründe.
# [[Federwahl]]: Für ein Modellauto stehen eine weiche und eine harte Feder bereit. Entscheide, welche bei gleicher Auslenkung mehr Energie speichert, und erkläre Deine Wahl.
# [[Energieumwandlung]]: Beschreibe die Energiekette eines Spielzeugautos mit Federantrieb vom Spannen bis zum Stillstand.
# [[Versuchsplanung]]: Entwickle einen Versuch, mit dem Du zeigen kannst, dass die Spannenergie vom Quadrat der Auslenkung abhängt.
# [[Sicherheitsbewertung]]: Beurteile ein Experiment, bei dem ein stark gespanntes Gummiband auf ein Ziel geschossen werden soll. Nenne Risiken und eine sichere Alternative.

<br>
<br>

{{BR}}
= Lernnachweis =

Für Deinen Lernnachweis solltest Du zeigen, dass Du:

# [[Spannenergie]] in eigenen Worten erklären kannst.
# die Größen <math>E_\text{Spann}</math>, <math>D</math> und <math>s</math> mit ihren Einheiten kennst.
# die Formel <math>E_\text{Spann}=\frac{1}{2}Ds^2</math> richtig anwenden kannst.
# Zentimeter sicher in Meter umrechnen kannst.
# Energieumwandlungen bei einer Feder beschreiben und Versuche sicher planen kannst.

<br>
<br>

{{BR}}
= OERs zum Thema =

<iframe> https://de.m.wikipedia.org/wiki/Spannenergie </iframe>

[https://www.leifiphysik.de/mechanik/arbeit-energie-und-leistung/grundwissen/spannenergie LEIFIphysik: Spannenergie]

[https://www.leifiphysik.de/mechanik/arbeit-energie-und-leistung/downloads/spannenergie-simulation LEIFIphysik: Interaktive Simulation zur Spannenergie]

<br>

{{BR}}
= Links =

{| align=center
{{:D-Tab}}
'''[[Spannenergie]]'''
# [[Energie]]
# [[Potentielle Energie]]
# [[Feder]]
# [[Federkonstante]]
# [[Hookesches Gesetz]]
# [[Auslenkung]]
# [[Arbeit (Physik)]]
# [[Energieerhaltungssatz]]
|}

[[Kategorie:Physik]]
[[Kategorie:Mechanik]]
[[Kategorie:Energie]]
[[Kategorie:Klasse 9]]
[[Kategorie:Physikunterricht]]

{{BR}}
= aiMOOC-Projekte =
[[Kategorie:AI_MOOC]] [[Kategorie:GPT aiMOOC]]
{{MT}}

Spannenergie - Versionsgeschichte

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