Physik für Biologen und Zahnmediziner

Transkript

1 Physik für Biologen und Zahnmediziner Kapitel 4: Energie und Impuls Dr. Daniel Bick 11. November 2016 Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 11. November / 30

2 Organisatorisches Die Vorlesung am Freitag, den wird ausfallen! Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 11. November / 30

3 Übersicht 1 Wiederholung 2 Arbeit und Energie 3 Impuls 4 Mechanik starrer, ausgedehnter Körper Schwerpunkt Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 11. November / 30

4 Zentripetalkraft Radiale Beschleunigung auf einer Kreisbahn ist zum Mittelpunkt gerichtet r a F P v F Z Zentralbeschleunigung a = ω 2 r = v2 r Zentripetalkraft F P = m a Die Zentripetalkraft ist nach innen gerichtet. Die Zentrifugalkraft F Z ist eine Scheinkraft, der der Zentripetalkraft entgegengesetzt ist. F Z = F P F Z = m a = m ω 2 r = m v2 r Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 11. November / 30

5 Umlaufbahn von geostationären Satelliten Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 11. November / 30

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7 Übersicht 1 Wiederholung 2 Arbeit und Energie 3 Impuls 4 Mechanik starrer, ausgedehnter Körper Schwerpunkt Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 11. November / 30

8 Arbeit Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 11. November / 30

9 Hubarbeit Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 11. November / 30

10 Arbeit auf einer schiefen Ebene Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 11. November / 30

11 Konservative Kräfte Definition Eine Kraft ist dann konservativ, wenn die Arbeit, die man aufbringen muss um von einem Punkt zum anderen zu gelangen wegunabhängig ist. Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 11. November / 30

12 Potentielle Energie Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 11. November / 30

13 Beispiel Flaschenzug Mit welcher Kraft F muss man ziehen um das Gewicht anzuheben? Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 11. November / 30

14 Leistung Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 11. November / 30

15 Dehnen einer Feder Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 11. November / 30

16 Beschleunigungsarbeit Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 11. November / 30

17 Kinetische Energie Energieerhaltung: Die Summe von potentieller und kinetischer Energie ist konstant Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 11. November / 30

18 Fadenpendel Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 11. November / 30

19 Energie Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 11. November / 30

20 Übersicht 1 Wiederholung 2 Arbeit und Energie 3 Impuls 4 Mechanik starrer, ausgedehnter Körper Schwerpunkt Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 11. November / 30

21 Impuls Daniel Bick Physik fu r Biologen und Zahnmediziner 11. November / 30

22 Herleitung aus 3. Newtonschen Axiom Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 11. November / 30

23 Impuls Impuls p = m v Der Gesamtimpuls bleibt in einem abgeschlossenen System erhalten! Wirkt auf ein System keine äußere Kraft bleibt der Gesamtimpuls erhalten! Weitere Formulierung des 2. Newtonschen Axioms Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 11. November / 30

24 Versuch: Newton Pendel Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 11. November / 30

25 Übersicht 1 Wiederholung 2 Arbeit und Energie 3 Impuls 4 Mechanik starrer, ausgedehnter Körper Schwerpunkt Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 11. November / 30

26 Schwerpunkt Massenmittelpunkt Punkt, der sich so bewegt, als ob die gesamte Masse dort konzentriert wäre und alle äußeren Kräfte dort ansetzen Mit Massen gewichtetes Mittel aller Massepunkte Für zwei Körper: Allgemein: Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 11. November / 30

27 Beispiel mit zwei Massen Die Massen seien starr miteinander verbunden. Wähle Koordinatensystem so, dass beide Massen auf der x-achse liegen y x s m 1 m 2 x x 1 d x 2 Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 11. November / 30

28 Spezialfall x 1 = 0 Eine der Massen (m 1 ) bei x = 0 y x s m 1 m 2 x d Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 11. November / 30

29 Spezialfall gleich große Massen Eine Masse bei x = 0 Gleich große Massen (m 1 = m 2 ) y x s m 1 m 2 x d Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 11. November / 30

30 Beispiel Schwerpunktbewegung Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 11. November / 30