Zur Erinnerung. Winkelmaße: Radiant und Steradiant. Stichworte aus der 3. Vorlesung:

Ähnliche Dokumente
Zur Erinnerung. Winkelmaße: Radiant und Steradiant. Stichworte aus der 3. Vorlesung:

Zur Erinnerung. Winkelmaße: Radiant und Steradiant. Stichworte aus der 3. Vorlesung:

{ } e r. v dv C 1. g R. dr dt. dv dr. dv dr v. dv dt G M. 2 v 2. F (r) r 2 e r. r 2. (g nicht const.)

Inhalt der Vorlesung A1

Arbeit in Kraftfeldern

Kapitel 3 Kräfte und Drehmomente

Einführung in die Physik I. Dynamik des Massenpunkts (2) O. von der Lühe und U. Landgraf

Kapitel 4 Energie und Arbeit

6. Gravitation. m s. r r. G = Nm 2 /kg 2. Beispiel: Mond. r M = 1738 km

5. Gravitation Drehimpuls und Drehmoment. Mechanik Gravitation

EP-Vorlesung #5. 5. Vorlesung EP

5. Vorlesung EP. f) Scheinkräfte 3. Arbeit, Leistung, Energie und Stöße

{ } v = v r. v dv = G M. a dr = v dv. 1 2 v2 = G M + C 1. = 1 2 v 02 g R. e r. F (r) = G m M r 2. a = dv dt. = dv dr dr. dr v G M.

Einführung in die Physik I. Dynamik des Massenpunkts (3) O. von der Lühe und U. Landgraf

Wichtige Begriffe dieser Vorlesung:

Inhalt der Vorlesung Experimentalphysik I

3b) Energie. Wenn Arbeit W von außen geleistet wird: W = E gesamt = E pot + E kin + EPI WS 2006/07 Dünnweber/Faessler

6. Vorlesung EP. EPI WS 2007/08 Dünnweber/Faessler

(Newton II). Aus der Sicht eines mitbeschleunigten Beobachters liest sich diese Gleichung:

1.2.2 Gravitationsgesetz

PN 2 Einführung in die Experimentalphysik für Chemiker und Biologen

MECHANIK OHNE FERNWIRKUNG - mit Impuls und Impulsströmen

A A Konservative Kräfte und Potential /mewae/scr/kap2 14s

Mechanik. 2. Dynamik: die Lehre von den Kräften. Physik für Mediziner 1

Abschlussprüfung Berufliche Oberschule 2012 Physik 12 Technik - Aufgabe II - Lösung

Der typische erwachsene Mensch probiert die Dinge nur 2-3 x aus und gibt dann entnervt oder frustriert auf!

I)Mechanik: 1.Kinematik, 2.Dynamik

I)Mechanik: 1.Kinematik, 2.Dynamik

6. Arbeit, Energie, Leistung

EP WS 2009/10 Dünnweber/Faessler

4.11 Wechselwirkungen und Kräfte

HTL Kapfenberg Gravitation Seite 1 von 7. Gravitation

6.Vorlesung 6. Vorlesung EP b) Energie (Fortsetzung): Energie- und Impulserhaltung c) Stöße 4. Starre Körper a) Drehmoment b) Schwerpunkt Versuche:

Einführung in die Physik

Dienstag Punktmechanik

An welche Stichwörter von der letzten Vorlesung können Sie sich noch erinnern?

e r a Z = v2 die zum Mittelpunkt der Kreisbahn gerichtet ist. herbeigeführt. Diese Kraft lässt sich an ausgelenkter Federwaage ablesen.

Dynamik. 4.Vorlesung EP

I)Mechanik: 1.Kinematik, 2.Dynamik

Inertialsysteme. Physikalische Vorgänge kann man von verschiedenen Standpunkten aus beobachten.

U y. U z. x U. U x y. dy dz. 3. Gradient, Divergenz & Rotation 3.1 Der Gradient eines Skalarfeldes. r dr

Physik A VL6 ( )

Physik für Pharmazeuten MECHANIK II. Arbeit, Energie, Leistung Impuls Rotationen

Masse, Impulserhaltung und die Mechanik

1.3. Prüfungsaufgaben zur Statik

Lösung V Veröentlicht:

19. Vorlesung. III. Elektrizität und Magnetismus 19. Magnetische Felder 20. Induktion

Inhalt der Vorlesung A1

Wichtige Begriffe der Vorlesung:

Physik 1 ET, WS 2012 Aufgaben mit Lösung 5. Übung (KW 48) Verschiebungsarbeit )

Elektrostatik. Arbeit und potenzielle Energie

Elektrostatik. Kräfte zwischen Ladungen: quantitative Bestimmung. Messmethode: Coulombsche Drehwaage

Elektrostatik. Salze lösen sich in Wasser um Lösungen geladener Ionen zu bilden, die drei Viertel der Erdoberfläche bedecken.

6a Dynamik. Animation follows the laws of physics unless it is funnier otherwise. 1

Physik für Pharmazeuten und Biologen MECHANIK II. Arbeit, Energie, Leistung Impuls Rotationen

Biophysik für Pharmazeuten I. 2016/17

Experimentierfeld 1. Statik und Dynamik. 1. Einführung. 2. Addition von Kräften

Physik 1, WS 2015/16 Musterlösung 4. Aufgabenblatt (KW 46)

Inhalt

1. Übungsblatt zur Theoretischen Physik I im SS16: Mechanik & Spezielle Relativitätstheorie. Newtonsche Mechanik

5 Gleichförmige Rotation (Kreisbewegung)

Vorlesung Technische Mechanik 1 Statik, Wintersemester 2007/2008. Technische Mechanik

Kinematik und Dynamik der Rotation - Der starre Körper (Analogie zwischen Translation und Rotation eine Selbstlerneinheit)

17. Vorlesung EP. III. Elektrizität und Magnetismus. 17. Elektrostatik

Inhalt der Vorlesung Teil 2

7 Arbeit, Energie, Leistung

2.3 Elektrisches Potential und Energie

Ferienkurs Experimentalphysik Übung 1-Musterlösung

Gravitationsgesetz. Name. d in km m in kg Chaldene 4 7, Callirrhoe 9 8, Ananke 28 3, Sinope 38 7, Carme 46 1,

Übungen zur Physik 1 - Wintersemester 2012/2013. Serie Oktober 2012 Vorzurechnen bis zum 9. November

Beschleunigung einermasse m durcheine konstante Kraft F

An welche Stichwörter von der letzten Vorlesung können Sie sich noch erinnern?

b) Drehimpuls r r Für Massenpunkt auf Kreisbahn: L=r p Für Massenpunkt auf beliebiger Bahn im Raum:

Zur Erinnerung. Volumenintegrale in unterschiedlichen Koordinatensystemen. Stichworte aus der 10. Vorlesung:

Vektoranalysis Teil 1

Grundlagen der Elektrotechnik - Einführung Bachelor Maschinenbau Bachelor Wirtschaftsingenieurwesen Maschinenbau Bachelor Chemieingenieurwesen

Um was geht es in dieser Vorlesung wirklich?

Einführung in die Theoretische Physik

Mehrkörperproblem & Gezeitenkräfte

Statische Magnetfelder

Inhalt Dynamik Dynamik, Kraftstoß Dynamik, Arbeit Dynamik, Leistung Kinetische Energie Potentielle Energie

Übungsaufgaben zum Thema Kreisbewegung Lösungen

Bezugssysteme neu beleuchtet

Einführung in die Physik I. Elektromagnetismus 1

IV. Elektrizität und Magnetismus

3. Elektrostatik (Motivation) Nervenzelle

Aufgabe 3.1. Aufgabe 3.2. Aufgabe 3.3. Institut für Angewandte und Experimentelle Mechanik. Technische Mechanik IV

Experimentalphysik E1

Vektoraddition. Vektoraddition. Vektoraddition. Kraftwirkung bei Drehungen. Vektorzerlegung. Vektorzerlegung. Vektorzerlegung.

Physik für Nicht-Physikerinnen und Nicht-Physiker

Magnetostatik I Grundlagen

Seminar Gewöhnliche Dierentialgleichungen Anwendungen in der Mechanik

a) Berechne die Geschwindigkeit des Wagens im höchsten Punkt der Bahn.

8. Bewegte Bezugssysteme

Von Kepler zu Hamilton und Newton

1.3. Statik. Kräfte bewirken Verformungen und Bewegungsänderungen. Die Wirkung einer Kraft wird bestimmt durch Angriffspunkt Richtung

Klassische Mechanik - Ferienkurs. Sommersemester 2011, Prof. Metzler

Übungen zur Kursvorlesung Physik II (Elektrodynamik) Sommersemester 2008

Statische Magnetfelder In der Antike war natürlich vorkommender Magnetstein und seine anziehende Wirkung auf Eisen bekannt.

4.3 Magnetostatik Beobachtungen

Transkript:

Zu Einneung Stichwote aus de 3. Volesung: inkelaße: Radiant und Steadiant die (gleichföige) Keisbewegung als beschleunigte Bewegung (Richtungsändeung von v) Dastellung de kineatischen Gößen duch die Einheitsvektoen e t und e n. inkelgeschwindigkeit ω als polae Vekto: ω gibt Richtung de Dehachse an, v = ω Zusaenhang von Beschleunigung a, Küungsadius ρ, Geschwindigkeit v und deen Ändeung dv/ fü allgeeine (kulinige) Bahn, hegeleitet duch Betachtung von aufeste und köpe-fixiete KS. Expeientalphysik I SS 4-

essung von Käften essung von übe Beschleunigung i.d. Regel unpaktisch - statische ethoden eist besse Vefoung elastische Köpe, z.b. ede Dehnung eine ede: x D ( x x) Stationäe Zustand ges ede Gavitation assenbestiung: ede Gav. x D ( x x) x g ( g,,) Gav. D ( x g D ( x x) g x) Bestiung de asse Expeientalphysik I SS 4-

essung von Käften Dehnungsesssteifen: Expeientalphysik I SS 4-3

Vektoielle Käftebilanz fü a = efodeliche Gegenkaft G G Bedingung fü a = : g g = g die Koponenten g heben sich auf die Koponenten g addieen sich zu G Expeientalphysik I SS 4-4

Zugkäfte bei Aufhängung an Dähten Z Z g Z Z g z,i >> g Expeientalphysik I SS 4-5

Addition von Käften Vektoielle Käftebilanz: Zugkäfte bei Aufhängung an Dähten: Expeientalphysik I SS 4-6

.6 Gundgleichungen de echanik Ipuls p: Definition des Bewegungszustandes eines Köpes: p v Zentale Göße in de echanik Zusaenhang it de Kaft: dp enn, dann gilt: also: d p ( v) d d v dv dp p dv a a dp dp p const. Expeientalphysik I SS 4-7

Newton sche Axioe(). Newtonsche Axio:. Newtonsche Axio: 3. Newtonsche Axio: Jede Köpe vehat i Zustand de Ruhe ode de gleichföigen gadlinigen Bewegung, solange keine Kaft auf ihn wikt ( = de Ipuls p v eines käftefeien Teilchens ist zeitlich konstant) Eine auf ein Teilchen wikende Kaft füht zu Ändeung seines Ipulses p dp Einheit de Kaft: kg Newton N s (3) actio = eactio zwei Köpe, die nu iteinande (abe nicht it andeen Köpen) wechselwiken, üben aufeinande gleich goße, abe entgegengesetzt geichtete Käfte aus. p p Expeientalphysik I SS 4-8

assentägheit Vesuch zu assentägheit : schnell ziehen langsa ziehen uss duch uss nicht beschleunigt weden, beschleunigt weden est dann kann zunehen = g + Expeientalphysik I SS 4-9

Newton sche Axioe(): actio = eactio Gavitationsgesetz: Käfte und sind de Betage nach gleich! (auch bei <<<!!) Da a wid die kleine asse stäke beschleunigt. das Apfel-Ede Poble : Expeientalphysik I SS 4-

Newton sche Axioe(3): actio = eactio edewaage: Luftkissenfahbahn: a Expeientalphysik I SS 4-

Newton sche Axioe(4): actio = eactio Rakete: Gundlage: Ipulsehaltung ( veeinfachte Dastellung!!) dp dv v d s. Detöde Bd., Kap..6.3 v a Rakete a v Ausstögeschwindigkeit des Teibstoffes = konstant Rakete v d Popotional zu elativen assenändeung (bei v = konst.) (Vegleich asse Luft i Expeient) Expeientalphysik I SS 4-

.6. Schwee und täge asse Täge asse: Eigenschaft eines Köpes de asse ohne Kafteinwikung i Bewegungszustand zu vehaen Schwee asse: Tägheit täge asse T Gewicht eine asse veusacht duch (Gavitationsanziehung) g Gav. schwee asse s s kg G kg 9,8 9, 8 N s essungen, die abzielen auf essung von (a) Tägkeit und (b) Gewicht, zeigen : T T s Einstein postuliet T S da beide Gößen ununtescheidba (Gedanken-Vesuch) Expeientalphysik I SS 4-3

.6.3 Bewegungsgleichung in eine beliebigen Kaftfeld Allgeeine Bewegungsgleichung in eine beliebigen Kaftfeld: a dv a Also (t) dv a t t ' v( t) c ( t) v( t ' t t t ' ' ( t) c c dv ' ) ' (t) dv und können zeitabhängig sein a const. ( t) at vt enn und Anfangsbedingungen v, Expeientalphysik I SS 4-4

Atwoodsche allaschine Bestiung de Edbeschleunigung: Käfteansatz: ) a ( ) g ( G, G, l g g Resultieende Beschleunigung: a g Reduzieung de allbeschleunigung u den akto Expeientalphysik I SS 4-5

Otsabhängige Käfte z.b. Entfenung von de Ede übe Distanzen vegleichba ode göße als de Edadius Vaiation de Gavitationskaft (hat nu adiale Koponente) ( ) G ˆ a( ) G Gesucht: bei otsabhängige Beschleunigung Tennung de Vaiablen : -di: v() dv d a dv dv d d ˆ v dv d G v dv G d v linke Seite enthält nu die Vaiable v echte Seite enthält nu die Vaiable nicht nicht v Expeientalphysik I SS 4-6

Otsabhängige Käfte Lösung: v dv G d v dv G d Anfangsbedingungen: v G c R v v v G R c c v G R wegen: a( R) G g und G R g R folgt v g R v gr v fü ax. kosische Geschwindigkeit: ax R v Rg ax ( v ) ax v, Rg. ks Expeientalphysik I SS 4-7

Kaftfelde Definition: Jede Punkt des Raues kann eindeutig ein Vekto zugeodnet weden. ( ) ( x, y, z) Zentalkaftfeld: ichtig und inteessant: ( ) f ( ) ˆ - die Kaft zeigt ie auf ein festes Zentu - Stäke de Kaft hängt (nu) von ab. - f() < : Kaft ist attaktiv (z.b. Gavitation) - f() > : Kaft ist epulsiv (z.b. Ladungen + + ) - Zentalkaftfelde sind kugelsyetisch Expeientalphysik I SS 4-8

Kaftfelde Gavitationskaftfeld: anziehend, attaktiv Coulob-Kaftfeld: abstoßend, epulsiv Expeientalphysik I SS 4-9

Nicht zentale Kaftfelde Dipol-Kaftfeld: Kaft auf (negative) Pobeladung in de Nähe von elektische Dipol eldlinien, geben jeweils die Richtung de Kaft an Gavitations-Kaftfeld Ede < > ond: E G E E ˆ E G ˆ E G E E ˆ E ˆ Expeientalphysik I SS 4-

Hoogenen und inhoogene Kaftfelde Inhoogenes Kaftfeld: Gavitationskaftfeld hängt von ab. Hoogenes Kaftfeld: Kaft auf elektische Ladung i Inneen eines Plattenkondensatos Näheungsweise auch hoogen: Gavitations-Kaftfeld nahe de Edobefläche So lange Beschleunigung a unabhängig von h ist (i Rahen de essgenauigkeit!), kann das Kaftfeld als hoogen angesehen weden. Expeientalphysik I SS 4-

Bewegung in Kaftfelden Bewegung eines assenpunktes von P nach P entlang de vogegebenen Bahnkuve in eine Kaftfeld () Definition de Abeit: Einheit: Linienintegal:, P d Abeit (P > P ) P N Joule J d Linienintegal x dx y dy Nu die Kaftkoponente paallel zu Bahnkuve leistet einen Beitag zu Abeit! x x y y z z z dz Expeientalphysik I SS 4-

Linienintegal () (x) x x A A i = x i (x i ) läche I = i A i = x i x E x E x A x (x) dx Integal längs eine Achse (geade Linie) Expeientalphysik I SS 4-3

z Linienintegal () y z = (x,y) = läche A s ds B y = S(x) = Pfad I = B (x,y) ds = (x,s (x))ds S(x) A x Expeientalphysik I SS 4-4

Abeit und Leistung d x x x dx y y y dy z z z dz d Skalapodukt d wenn d Vozeichen de Abeit: d d d d Abeit ist ein Skala! Leistung: = Abeit po Zeit ittlee Leistung, oentane Leistung: Einheit. P, d, P t J att s P P d d d d v Expeientalphysik I SS 4-5

Abeit bei einfachen Bewegungen Begfaht eines Autos: h P P, d gd g sin P P s d, g sin s g h Vozeichen? Expeientalphysik I SS 4-6

Abeit bei einfachen Bewegungen Dehnung eine ede: Bei Ausdehnung: Abeit gegen die edekaft: x D( x x) x x ' dx' D( x' Hook sches Gesetz ( x) x) dx' ( x) D ( x x) x x x ü ededehnung i Gültigkeitsbeeich des Hook schen Gesetzes steigt die efodeliche Abeit quadatisch it Δx = (x x ) an. Expeientalphysik I SS 4-7

Expeientalphysik I SS 4-8 Konsevative und nicht konsevative Kaftfelde Ringintegal: Abeit längs eines geschlossenen eges: Konsevatives Kaftfeld: Nicht-konsevatives Kaftfeld: Linienintegal übe einen geschlossenen eg Abeit ist unabhängig vo eg Abeit ist abhängig vo eg eg b b eg a a d d ) ( ) ( b eg b eg a a d d ) ( ) (??? ) ( P P P d ) ( P P P d ) ( P P P d

Konsevative Kaftfelde Hoogenes Kaftfeld: Abeit ist unabhängig vo eg. Zentalkaftfeld: (Nu Kaftkoponenten paallel zu Bahnkuve liefen einen Beitag zu Abeit Expeientalphysik I SS 4-9

Nicht-konsevative Kaftfelde Lainae Stöung: Abeit ist abhängig vo eg. Das Kaftfeld () ist eindeutig definiet, fü den angegeben eg (gestichelt) gilt ( ) d Das Kaftfeld ist nicht-konsevativ. Reibungskäfte: R R v Reˆ v, ( ) d ( ) eˆ ds eˆ eˆ R R t R t t Bewegung eines Objektes auf Untelage it Reibung t ds R s Abeit ist popotional zu zuückgelegten eg! Expeientalphysik I SS 4-3

.7.3 Potentielle Enegie Abeit in konsevativen Kaftfelden bei konstante Ausgangspunkt P ist nu abhängig vo Endpunkt P. Abeit ist eine unktion von P ( Potentielle Enegie ). Definition: d, pot E pot () E () Abeit, fü den Tansfe >> ist gleich de Diffeenz de potentiellen Enegien in Punkt und Punkt. E pot : nu fü konsevative Kaftfelde definiet! Nullpunkt: eie ahl des Nullpunktes, da nu die Diffeenz fü die Abeit wichtig ist! Expeientalphysik I SS 4-3

Potentielle Enegie Vozeichen: E( ) E() Zufuh von Enegie von außen E( ) E() Abeit wid vo Syste geleistet. z z Beispiel: Schweefeld de Ede: z z dz g z z g dz g z z z Abeit wid geleistet! g( z z) da z z z a b ü E( z E( z ) ) E( z ) E( z ) Abnahe de potentiellen Enegie! Expeientalphysik I SS 4-3

Potentielle Enegie Vozeichen: E( ) E() Zufuh von Enegie von außen E( ) E() Abeit wid vo Syste geleistet. z z Beispiel: Schweefeld de Ede: z z dz g z z g dz g z z z Zufuh von Enegie! g( z z) da z z z a b ü E( z E( z ) ) E( z ) E( z ) Zunahe de potentiellen Enegie! Expeientalphysik I SS 4-33

Abeit und potentielle Enegie i Gavitationsfeld de Ede :, d G d G Abeit fü Tansfe von P nach P, bez. Diffeenz de potentiellen Enegien in P und P eiheit zu ahl des Nullpunktes,, d G d G E pot ( ) d E pot ( ) Beachte: E pot () ist negativ Expeientalphysik I SS 4-34

Enegiesatz de echanik Kinetische Enegie: a t t t t v v v t t v vv vdv Ekin v v v v v t t E kin v () E ( Bewegungsenegie ) auf beiden Seiten kin dv () dv Zusaenhang it potentielle Enegie: v d v E kin E pot t t d E pot ( P P) Enegiesatz: E kin ( P ) E pot ( P ) Ekin( P ) E pot ( P ) Expeientalphysik I SS 4-35

Atwoodsche allaschine Bestiung de Edbeschleunigung: Enegieansatz: E pot E kin gh ( ) v gh ( ) v gh v v gh eie all v ha a g Expeientalphysik I SS 4-36

Enegieehaltung adenpendel, edependel: Enegiebilanz: Expeientalphysik I SS 4-37