Reibung mikroskopische Sichtweise

Transkript

1 In dem Moast... hätte ich unfehlba umkommen müssen, wenn nicht die Stäke meines eigenen Ames mich an meinem eigenen Haazopfe, samt Pfede, das ich fest zwischen meine Knie schloss, wiede heausgezogen hätte. 5d Dynamik 1

2 Reibung mikoskopische Sichtweise Makoskopische Sichtweise Mikoskopische Sichtweise Eine gößee Nomalkaft ezeugt eine ehöhte Reibung. Nomaleweise ist die Kontaktfläche, die zu Reibung beitägt, nu ein kleine Anteil de Auflagefläche. Diese Flächenanteil wid duch Ehöhung von F N vegößet. Vefomung im Beeich de Kontaktfläche. Schebeanspuchung. Atome bleiben teilweise an de jeweils andeen Obefläche haften und spingen dann an ihen Ausgangsot zuück. Dies füht zu Schallschwingungen, die späte in Wäme umgesetzt wid. Auch chemische Reaktionen können ausgelöst weden. 2

3 Home vs Bende Wenn Home Simpson eine Kaft auf den Robote Bende ausübt, indem e mit seine weichen, fleischigen Hand den Robote schlägt, dann übt Bende eine gößee Kaft auf Home aus... übt Bende eine geingee Kaft auf Home aus... übt Bende eine gleich goße Kaft auf wie Home 3

4 Dittes Newtonsches Axiom Reaktionspinzip Käfte teten imme paaweise auf. Übt ein Köpe A auf einen andeen Köpe B eine Kaft aus (actio), so wikt eine gleichgoße, abe entgegen geichtete Kaft von Köpe B auf Köpe A (eactio) (Newtons Fomulieung 1726) actio gleich eactio F 12 = F 21 Chaakteistika Peson A und Peson B teffen sich in de Mitte wenn Peson A zieht, ode wenn Peson B zieht, ode wenn beide ziehen Beide Pesonen müssen eine Kaft aufwenden entwede ziehen ode festhalten Anhand de Bewegung kann man nicht entscheiden, we aktiv ist 4

5 Actio = Reactio Newton 3 bescheibt Käfte zwischen zwei Köpen m 2 F F F 12 = F 21 m 1 5

6 Käftediagamme Käftediagamm eduziet die eale Situation auf die Käfte, die auf einen Köpe wiken Nomalkaft Auftieb Gewicht 6

7 Flaschenzug Anwendung von Newton 3 + ( F F ) F F ( F F ) F F + 7

8 Actio = Reactio Newton 3 bei eine Reihe von Köpen F + ( F21 + F23 ) + ( F32 + F ) ( F F ) + ( F F ) + F F 32 Betachte Käfte in den Köpen F 12 F 21 + F 23 F 12 F 21 F 23 F 32 F + 32 F F m a m 1 2a 3a m Vohesage aus Newton 2: Jede Köpe efäht eine esultieende Beschleunigung Da Köpe sta vebunden ist de Wet in allen Systemen gleich goß F = ( m + m m3) a Newton 3 gibt die Situation ichtig wiede 8

9 Das Dilemma de Pfede Systemfehle F = ' ' Kutsche F Pfed ' F Pfed Wenn de Wagen eine gleichgoße und entgegen gesetzte Kaft ausübt, sobald ich anziehe, dann ist die esultieende Kaft NULL und nichts bewegt sich! Newton hat unecht! 9

10 Das Dilemma de Pfede System Pfed+Kutsche System Pfedekutsche+Boden F = Kutsche F Pfed F Pfed F F ' Reibung ' = ' ' Kutsche FPfed = F ' Boden F Kutsche Kaft geift auch am Boden an. Pfed und Kutsche sind nicht isoliet ' F Boden Haft- und Gleiteibung des Kutschäde geinge als Hafteibung de Pfedehufe 10

11 Amin Hay Beim gehen üben wi eine Kaft aus, die die Rotation de Ede beeinflusst Masse de Ede m Ede = 6x10 24 kg a Ede = F L /m Ede a Ede =5.42x10-23 m/ s² Läufe 65 kg, v=5 m/s² F L = 325 N Auch wenn sich alle Chinesen beteiligen n Ch =1.321 Milliaden Menschen a Ede = n Ch F L /m Ede a Ede =7.16x10-14 m/ s² Weltekod Sekunden übe 100 Mete 11

12 De ote Kosa Dittes Newtonsches Gesetz gilt nicht fü Seeäube! Masse eine Kanonenkugel m KK = m KK 4 π 3 4 = π ³ ρ = 11kg ( 0.07 m) m KK Fe kg m³ Masse de Kanone 300 kg 12

13 De ote Kosa Dittes Newtonsches Gesetz gilt nicht fü Seeäube! Masse eine Kanonenkugel 11 kg x Typische Reichweite 800 m KK v = g 2 0 sin 2Θ v 0 Θ= 45 v m 89 s 0 = x KK Vowätsgeschwindigkeit de Kanonenkugel g Masse de Kanone 300 kg Rückwätsgeschwindigkeit de Kanone v K m KK v v K KK + m K v mkk v = m K m 11kg 89 = s 300kg K KK = 0 = 3 m s Impulsehaltungssatz Tatsächlich bewegt sich die Kanone ga nicht 13

14 Gavitation Newtons viete Ekenntnis 14

15 ... fü Kapsel und Astonaut im Edobit bedeutet nicht, dass keine Gavitationskaft wikt. Statt dessen befinden sie sich im feien Fall. Gäbe es keine Gavitation, wüden beiden die Keisbahn velassen und davonfliegen. Schweelosigkeit 15

16 Raketenantieb Mögliche Ekläung: Die Rakete beschleunigt, weil Gas aus dem Heck ausgestoßen wid und sich dabei vom Boden beziehungsweise de Luft abstößt. 16

17 Von de Ede zum Mond Jules Vene 1865 Columbiade Die USA im Jahe 1868: Victo Babicane als efolgeiche Waffenpoduzent und Vositzende des Gun-Clubs läd zu eine Clubsitzung ein. Babicane stellt ein kühnes Pojekt vo: Um die Schlagkaft de ameikanischen Waffen, vo allem die seines neu efundenen Spengstoffes zu beweisen, will e den Mond beschießen. Dieses Pojekt sollte allen Staaten beweisen, dass es theoetisch möglich ist, jeden Ot de Welt zu teffen Smithsonian Institut Robet Goddad ( ) Pofesso Goddad actually does not know of the elation of action to eaction, and the need to have something bette than a vacuum against which to eact 12. Janua

18 Raketenantieb Ekläung: Die Rakete beschleunigt, weil Gas aus dem Heck ausgestoßen wid und sich dabei vom Boden beziehungsweise de Luft abstößt. Dann düfe de Antieb im Weltaum nicht funktionieen! 18

19 Raketenantieb Luft ablassen aus Ballon Stoß mit Wand Newton 3 Kaft muss auf das Gasmolekül gewikt haben, um die Ändeung de Bewegung hevogeufen Ohne Ausgang addieen sich alle Käfte zu NULL Kaft auf Wand Resultieende Kaft teibt Rakete an. Das Entscheidende passiet also am Kopf de Rakete, nicht am Ende Newton 3: Actio gleich Reactio Deshalb funktionieen Raketenantiebe auch im Weltaum! 19

20 The Times they ae changin Columbiade 12. Janua 1920 Pofesso Goddad actually does not know of the elation of action to eaction, and the need to have something bette than a vacuum against which to eact 49 Jahe späte 16. Juli 1969 Raumschiff Columbia Klastellung 17.Juli 1969 Futhe investigation and expeimentation have confimed the findings of Issac Newtion in the 17th centuy and it is now definitely established that a ocket can function in a vacuum as well as in an atmosphee. The Times egets the eo 20

21 Newtonsche Axiome Tägkeitspinzip, Aktionspinzip, Reaktionspinzip F = P = p i i dp dt Impulsehaltungssatz = const Alle Käfte die auf einen Köpe einwiken weden vektoiell addiet Supepositionspinzip Bezugssysteme, in denen die Newtonschen Gesetze gelten heißen Inetialsysteme Nomalkaft wikt senkecht zu Obefläche F N < F g ( ) 21