Physik für Biologen und Zahnmediziner
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- Ralph Schenck
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1 Physik für Biologen und Zahnmediziner Kapitel 3: Dynamik und Kräfte Dr. Daniel Bick 09. November 2016 Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 09. November / 25
2 Übersicht 1 Wiederholung 2 Kräfte 3 Arbeit und Energie Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 09. November / 25
3 Kreisbewegung Ein Körper bewegt sich mit konstanter Bahngeschwindigkeit v auf einer Kreisbahn mit Radius r r v(t) a(t) a(t) v(t) Die Richtung von v ändert sich ständig Beschleunigung vorhanden Der Betrag von v ändert sich nicht keine Beschleunigung in der jeweiligen Richtung von v Beschleunigung steht senkrecht auf v Zeigt zum Mittelpunkt Radiale Beschleunigung Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 09. November / 25
4 Beschreibung der Kreisbewegung Umlaufdauer (Periode) P Frequenz f = 1 T Einheit: 1 Hertz = 1 Hz = 1 s Winkelgeschwindigkeit (Kreisfrequenz) ω ω = überschrittener Winkel benötigte Zeit = dϕ dt Bahngeschwindigkeit v = 2πr T = ωr = 2πrf dv ϕ r v ds ϕ ds= r dϕ dv= v dϕ a = dv ds = v dϕ ds = v ω a= v ω = ω 2 r = v2 r Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 09. November / 25
5 Die Newtonschen Axiome Zusammenhang zwischen Kraft und Bewegung 1. Newtonsches Axiom Ein Körper, auf den keine Kräfte wirken oder die Vektorsumme der wirkenden Kräfte Null ist, behält seine Geschwindigkeit unverändert bei. 2. Newtonsches Axiom: Grundgleichung der Mechanik F = m a 3. Newtonsches Axiom: actio = reactio Wenn zwei Körper Kräfte aufeinander ausüben, sind diese entgegengesetzt gleich. Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 09. November / 25
6 Übersicht 1 Wiederholung 2 Kräfte 3 Arbeit und Energie Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 09. November / 25
7 Schwerkraft und Fallbeschleunigung Erdradius R E = 6380 km Erdmasse= m E = 5, kg Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 09. November / 25
8 Beschleunigte Bewegung auf der Luftkissenschiene Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 09. November / 25
9 Masse Träge Masse Wirkt Bewegungsänderungen entgegen Schwere Masse Wird durch Gravitation angezogen Ist Ursache der Gravitation Einsteins Massenäquivalentsprinzip: Schwere und Träge Masse haben den gleichen Ursprung und sind identisch! Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 09. November / 25
10 Versuch zur Trägheit Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 09. November / 25
11 Schiefe Ebene Hangabtriebskraft Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 09. November / 25
12 Reibung Reibung behindert Bewegung Reibungskraft wirkt entgegen der Bewegungsrichtung Arten von Reibung: Haftreibung Gleitreibung Rollreibung innere Reibung (in Fluiden)... Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 09. November / 25
13 Haftreibung Objekt in Ruhe Welche Kraft ist nötig, damit ein Objekt anfängt sich zu bewegen? Das Objekt wird durch die Haftreibungskraft F H festgehalten Haftreibungskoeffizient µ H Holz auf Stein: µ H = 0,7 Stahl auf Teflon: µ H = 0,04 Das Objekt bewegt sich, sobald F > F H Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 09. November / 25
14 Gleitreibung Objekt in Bewegung Beim Gleiten (Rutschen) eines Objekts auf einer Oberfläche wirkt die Gleitreibungskraft F R entgegen der Bewegungsrichtung. Gleitreibungskoeffizient µ Gl Holz auf Stein: µ Gl = 0,3 Stahl auf Teflon: µ Gl = 0,04 Welche Beschleunigung ergibt sich für einen Holzklotz auf einer Steinfläche (Neigungswinkel 35 )? Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 09. November / 25
15 Zentripetalkraft Radiale Beschleunigung auf einer Kresibahn ist zum Mittelpunkt gerichtet v a r Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 09. November / 25
16 Beispiel Pappscheibe Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 09. November / 25
17 Beispiel Gezeiten Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 09. November / 25
18 Zentrifugal- und Gewichtskraft Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 09. November / 25
19 Umlaufbahn von geostationären Satelliten Daniel Bick Physik für Biologen und Zahnmediziner 09. November / 25
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