Versuche: Trommelstock Drehstuhl mit Kreisel (Erhaltung des Gesamtdrehimpulses) Drehstuhl mit Hanteln (Variation des Trägheitsmoments)
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- Walther Armbruster
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1 7.Volesung Übeblck I) Mechank 4. stae Köpe a) Dehmoment b) Schwepunkt c) Dehmpuls 5. Mechansche Egenschaften von Stoffen a) Defomaton von Festköpen b) Hydostatk Vesuche: Tommelstock Dehstuhl mt Kesel (Ehaltung des Gesamtdehmpulses) Dehstuhl mt Hanteln (Vaaton des Täghetsmoments) Hohl-, Vollzylnde und Vollkugel auf schefe Ebene EP WS 008/09 Dünnwebe/Faessle
2 b) Schwepunkt (Massenmttelpunkt): Otsvekto des gegeben duch b) Schwepunkt sp m m De Summe de Schwekäfte auf alle Massenpunkte enes staen Köpes egbt en Dehmoment, so als ob de Gesamtkaft m Schwepunkt angeft. (Eventuell zegen mt Def.-Gl oben, x g auf beden Seten) sp c.m Ist 0 de Abstand des Dehpunktes zu senkechten Geaden duch den Schwepunkt und Otsvekto vom Dehpunkt zum Schwepunkt und F. ges de Gesamt-Schwekaft auf den Köpe, so st das Gesamtdehmoment M ges 0 F ges, genaue: M ges c.m. F ges EP WS 008/09 Dünnwebe/Faessle
3 Schwepunkt Schwepunktsatz: De Schwepunkt enes Köpes bewegt sch so, als ob de gesamte Masse dot veengt wäe und de Summe alle äußeen Käfte auf den Köpe dot angefen wüde. De Schwepunktsbewegung kann noch ene Rotaton übelaget sen, wobe jedoch nu Dehachsen duch den Schwepunkt möglch snd. Vesuch oteende Tommelstock EP WS 008/09 Dünnwebe/Faessle
4 c) Dehmpuls De Bewegungszustand enes oteenden Köpes wd duch senen Dehmpuls L bescheben. Analog zum Dehmoment nmmt de Dehmpuls mt dem Impuls p und dem Bahnadus zu. Fü Massenpunkt auf Kesbahn: Dehmpuls L p Dehmpuls st Vekto n Rchtung Dehachse, senkecht auf und auf p, Vozechen nach Rechte-Hand-Regel. So we Kesgeschwndgket ω und Dehmoment M Vektoen snd, senkecht zu und v bzw F. Mathematsch vollständge Fomuleung L p EP WS 008/09 Dünnwebe/Faessle
5 F p t Dehmpulsehaltungssatz Aus (Newtons Axom ) folgt duch Multplkaton (Vektopodukt) mt x auf beden Seten F Und daaus sofot: p / t ( p) / t L M t D.h. Dehmoment bewkt zetlche Veändeung des Dehmpulses, so we Kaft zetlche Ändeung des (lneaen) Impulses bewkt. Auch he kann fü en abgeschlossenes System mt Massepunkten en Ehaltungssatz hegeletet weden, analog Impulsehaltungssatz: Dehmpulsehaltungssatz: De Summe alle Dehmpulse L ges ΣL st zetlch konstant, wenn de Summe de äußeen Dehmomente M ges ΣM Null st. (M und L snd Vektoen). EP WS 008/09 Dünnwebe/Faessle
6 Bespele zu Dehmpulsehaltung. Vesuch Dehstuhl mt Kesel Kesel: sowohl Betag als auch Rchtung des Dehmpulses (Achse) bleben ehalten Solange kene äußeen Dehmomente wken, blebt de Gesamtdehmpuls des Systems (Peson + Schwungad) ehalten (da de Dehmpuls des Rads geändet wd, muss de Peson en nnees Dehmoment ausüben). EP WS 008/09 Dünnwebe/Faessle
7 Täghetsmoment stae (ausgedehnte) Köpe - Alle Elemente oteen mt feste Wnkelgeschwndgket ω - Summaton übe Massenelemente L p Wegen p m v m R 0 ω (R Abstand, sehe Bld) lassen sch de Betäge de Massenelemente m Täghetsmoment zusammenfassen: Täghetsmoment I m R 0 L I ω De Rotatonstäghet enes Köpes stegt quadatsch mt dem Abstand de Massenelemente von de Dehachse vektoell: L I ω ω Vektoen L und n Rchtung de Dehachse EP WS 008/09 Dünnwebe/Faessle
8 Bespele zu Dehmpulsehaltung. Vesuch Dehstuhl mt Hanteln Dehmpuls (ehalten) L I ω mt Täghetsmoment I m R Roteende Hantel: ω 1 ω ω 3 Bemsen de Rotaton duch Ausdehnen de Massenvetelung ω 1 : ω : ω 3 (1/1,) : (1/,3):1/8 EP WS 008/09 Dünnwebe/Faessle
9 Fomel- Bespele fü Täghetsmomente Hohlzylnde I m R² Vollzylnde I (1/) mr² Kugel I (/5) mr² Vesuch Vesuch Vesuch m Gesamtmasse ; Dehung um Zylndeachse bzw. um Achse duch Mttelpunkt de Kugel. Stenesche Satz Täghetsmoment enes Köpes fü belebge Dehachse A I A I c.m. + Ma² wobe I c.m. Täghetsmoment fü Achse paallel zu A duch Schwepunkt, a Abstand zwschen beden Achsen M Gesamtmasse des Köpes EP WS 008/09 Dünnwebe/Faessle
10 Rotatonsenege (knetsche Enege de Rotatonsbewegung) fü Massenpunkt: 1 Ekn, ot m(ω) (Zu Enneung: v ω) Fü Köpe mt Täghetsmoment I glt somt E kn, ot 1 I ω Bespel: Rollende Köpe gleche Masse und glechen Duchmesses abe unteschedlche Massenvetelung auf schefe Ebene Täghetsmoment nmmt von lnks nach echts ab, Rotatonsenege ebenfalls, deshalb nmmt knetsche Enege de Tanslaton von lnks nach echts zu. Zelenlauf EP WS 008/09 Dünnwebe/Faessle
11 Veglech Dehbewegung - Tanslatonsbewegung Rotaton Tanslaton Wnkel φ [ad] Weg s x x 4 Ot ode Wnkelgeschwndgket Wnkelbeschleungung Täghetsmoment Rotatonsenege ϕ ω t ω t Dehmoment M x F bzw. E I Geschwndgket Beschleungung Masse Tanslatonsenege Kaft x Σ ot M F sn α m 1 M Σ m v v t I ω E kn Mv F Zu Vetefung s t 1 Dehmpuls L I ω Impuls p M v Mt de Übesetzungsvoschft v ω, m I, p L, F M können alle Gesetze de lneaen Bewegungen (Tanslaton) n de Dehwelt übetagen weden, z.b. Dynamsche Glechungen v (I ω) (p) M F t t Ehaltungssätze fü abgeschlossene Systeme ΣL const Σp const EP WS 008/09 Dünnwebe/Faessle
7.Vorlesung. Überblick
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