Physik für Biologen und Zahnmediziner
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- Liane Berg
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1 Physik für Biologen und Zahnmediziner Kapitel 1: Kinematik Dr. Daniel Bick 02. November 2016 Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 02. November / 24
2 Übersicht 1 Kinematik Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 02. November / 24
3 Beschreibung der Bewegung Kinematik Beschreibung der Bewegung ohne Betrachtung von Kräften Vereinfachung: Betrachtung von Massenpunkten Arten der Bewegung Geradlinige Bewegung (Translation) Drehbewegung (Rotation) Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 02. November / 24
4 Ort, Bahnkurve und Strecke y x Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 02. November / 24
5 Geschwindigkeit Die Geschwindigkeit v stellt ein Verhältnis zwischen einer Ortsänderung s (entlang einer Bahnkurve s) und der dafür benötigten Zeit t her. Die Geschwindigkeit ist eine vektorielle Größe Betrag Richtung Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 02. November / 24
6 Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit Beispiel: Fahrt mit 5 m/s Weg-Zeit-Diagramm Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 02. November / 24
7 Bewegung mit veränderlicher Geschwindigkeit Abbremsen Schneller werden s s t t v(t) ist Steigung der Tangente an die Kurve im Weg-Zeit-Diagramm. v(t) ist die erste Ableitung der Funktion s(t) nach der Zeit. Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 02. November / 24
8 Beispiel s v t t Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 02. November / 24
9 Überlagerung von Geschwindigkeiten Beispiel: Boot im Fluss Geschwindigkeiten werden vektoriell addiert. Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 02. November / 24
10 Beschleunigung Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 02. November / 24
11 Weg-Zeit-Gesetz Gleichförmig beschleunigte Bewegung v Bestimmung von s(t)? t Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 02. November / 24
12 Weg-Zeit-Gesetz Gleichförmig beschleunigte Bewegung v Bestimmung von s(t)? Schrittweise Annäherung durch geichförmige Bewegung t Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 02. November / 24
13 Weg-Zeit-Gesetz Gleichförmig beschleunigte Bewegung v Bestimmung von s(t)? Schrittweise Annäherung durch geichförmige Bewegung t Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 02. November / 24
14 Weg-Zeit-Gesetz Gleichförmig beschleunigte Bewegung v Bestimmung von s(t)? Schrittweise Annäherung durch geichförmige Bewegung t Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 02. November / 24
15 Bewegung mit konstanter Beschleunigung Beschleunigung-Zeit-Diagramm a Geschwindigkeit-Zeit-Diagramm v t Weg-Zeit-Diagramm s t Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 02. November / 24 t
16 Der freie Fall Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 02. November / 24
17 Übersicht Beschleunigung Konstante Geschwindigkeit: Konstante Beschleunigung: Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 02. November / 24
18 Fallbeschleunigung Versuch zur Fallbeschleunigung Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 02. November / 24
19 Erdbeschleunigung g an unterschiedlichen Orten: Nordpol g = 9,832 m/s 2 Trondheim (Flughafen) g = 9, m/s 2 Hamburg (Flughafen) g = 9, m/s 2 Hannover (Flughafen) g = 9, m/s 2 München (Flughafen) g = 9, m/s 2 Rom (Flughafen Ciampino) g = 9, m/s 2 Äquator g = 9,780 m/s 2 Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 02. November / 24
20 Senkrechter Wurf nach oben Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 02. November / 24
21 Überlagerung von Bewegungen: Der schiefe Wurf Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 02. November / 24
22 Versuch zum schiefen Wurf: Federkanone Eine Feder wird gespannt und eine Kugel wird mit immer gleicher Anfangsgeschwindigkeit abgeschossen. Der Abschusswinkel ist variabel. α Bei welchen Winkel ist die Weit maximal? Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 02. November / 24
23 Flugbahn von Kanonenkugeln historisch Aus: Walther Hermann Ryff: Bawkunst Oder Architectur aller fürnemsten / Nothwendigsten / angehœrigen Mathematischen vnd Mechanischen Kuensten. Basel 1582 Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 02. November / 24
24 Berechnung der Wurfweite Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 02. November / 24
25 Kreisbewegung Ein Körper bewegt sich mit konstanter Bahngeschwindigkeit v auf einer Kreisbahn mit Radius r Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 02. November / 24
26 Beschreibung der Kreisbewegung Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 02. November / 24
27 Beispiel Bohrer Pressluftgetriebene Turbinen mit Rotationsfrequenz f = min 1 und Radius r = 0,5 mm. Welche Schnittgeschwindigkeit v kann erreicht werden? Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 02. November / 24
Betrachtet man einen starren Körper so stellt man insgesamt sechs Freiheitsgrade der Bewegung
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