Physik. Grundlagen der Mechanik. Physik. Graz, Sonja Draxler

Transkript

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2 Mechanik: befasst sich mit der Bewegung von Körpern und der Einwirkung von Kräften. Wir unterscheiden: Kinematik: beschreibt die Bewegung von Körpern, Dynamik: befasst sich mit Kräften und deren Wirkung auf Bewegungen

3 Kinematik (= Bewegungslehre): Um den Bewegungszustand eines Körpers anzugeben, braucht man ein Bezugssystem. Jede Bewegung erfolgt relativ zu einem als ruhend angenommenen Bezugssystem z.b: Koffer im Gepäcksnetz des fahrenden Zuges ruht relativ zum Zug; Haus auf der Erde ruht relativ zur bewegten Erde

4 Der Begriff Geschwindigkeit: Einheit der Geschwindigkeit: 1 m/s

5 Der Begriff Geschwindigkeit: Zeit-Weg-Diagramm Geschwindigkeits-Weg- Diagramm

6 Der Begriff Beschleunigung: Einheit der Beschleunigung: 1 m/s²

7 Der Begriff Beschleunigung: Zeit-Weg-Diagramm

8 Dynamik (= Lehre von den Kräften): Kraft = jede Einwirkung, die bei einem Körper die Geschwindigkeit und/oder deren Bewegungsrichtung ändert. Eigenschaften der Kraft: Bestimmte Richtung Beschleunigung erfolgt immer in Richtung der angreifenden Kraft. Kraft größer Beschleunigung größer Masse größer Kraft muss größer sein für gleiche Beschleunigung

9 2. Newton sches Axiom: Kraft = Masse mal Beschleunigung F = m a Einheit der Kraft: 1 Newton (1 N = 1 kg m/s²)

10 1. Newton sches Axiom (= Trägheitsgesetz): Setzt man einen Körper in Bewegung, spürt man einen Widerstand gegen die Bewegungsänderung, den man als Trägheit bezeichnet. Das Maß für die Trägheit eines Körpers ist die Masse. Trägheitsgesetz: Jeder Körper bleibt in gleichförmig geradliniger Bewegung (oder in Ruhe), solange keine Kraft auf ihn wirkt. Einheit der Masse: 1 kg

11 Gewichtskraft: Schwerkraft = Gewicht: G = m g mit g = 9,81 m/s² (Erdbeschleunigung) Was messe ich eigentlich mit einer Waage? Masse oder Gewicht?

12 3. Newton sches Axiom: Actio est reaction = Wechselwirkungsgeset:z Kräfte treten immer paarweise auf. Sie sind gleich groß, aber entgegengesetzt gerichtet.

13 Drehbewegungen (= Rotation):

14 Der Begriff Arbeit: Arbeit wird verrichtet, wenn eine Kraft längs eines Weges wirkt: W = F s s Arbeit beschreibt einen Vorgang. Einheit der Arbeit: 1 Joule (1 J = 1 N. 1 m)

15 Der Begriff Energie: Energie ist die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten. Energie beschreibt somit einen Zustand.

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18 Hubarbeit = potentielle Energie: Potentielle Energie = Lageenergie = die aufgrund seiner Lage im Körper gespeicherte Energie: W = G h = m g h

19 Beschleunigungsarbeit = kinetische Energie: Kinetische Energie = die aufgrund seines Bewegungszustandes im Körper gespeicherte Energie: W = (1/2) m v²

20 Der Begriff Leistung: Leistung = Arbeit pro Zeit P = W / t Einheit der Leistung: 1 Watt (1 W = 1 J / 1 s) Alte Einheit: 1 PS = 75 kg. 9,81 m/s². 1 m = 735,5 W

21 Energieerhaltung: In einem abgeschlossenen System bleibt die Gesamtenergie konstant. Ein Perpetuum mobile, also ein Gerät, das Energie aus dem Nichts erzeugt, kann nicht existieren.

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