Mechanik

Was ist das 2. Newtonsche Axiom?

"dynamisches Grundgesetz" oder "Grundgleichung der Mechanik" Zwischen Kraft, Masse & Beschleunigung gilt der Zusammenhang F = m*a

Was ist die Spannungsarbeit? Wie wird sie berechnet?

....jene Arbeit, die man zum Dehnen oder Stauchen eines elastischen Gegenstandes benötigt.

Was beschreibt ein Drehmoment? Wie wird es berechnet?

...beschreibt die Drehwirkung einer Kraft auf einen drehbar gelagerten Körper.

Was ist die Federkraft? Wie berechnet man diese?

...eine elastische Reaktionskraft Es gilt das Hooksche Gesetz.

Was ist der Wirkungsgrad? Wie wird dieser berechnet?

...gibt an, welcher Anteil der aufgewendeten Energie in nutzbringende Energie umgewandelt wird.

Was ist die Beschleunigungsarbeit? Wie wird sie berechnet?

...jene Arbeit die verrichtet werden muss, um einen Körper zu beschleunigen

Was ist die Reibungsarbeit? Wie wird sie berechnet?

...jene Arbeit, die man leisten muss, um die Reibung zu überwinden.

Was ist die Hubarbeit? Wie wird sie berechnet?

...jene Arbeit, die verrichtet werden muss um einen Körper um die Höhe h zu heben.

Was ist die Reibungskraft? Wie berechnet man diese?

...jene Kraft, die einer Bewegung entgegenwirkt.

Was ist die elastische Reaktionskraft?

...jene Kraft, mit der ein elastischer Körper seiner Verformung entgegenwirkt.

Was ist die Leistung? Wie wird diese berechnet?

..Sie gibt an, wie schnell mechanische Arbeit verrichtet wird. Leistung ist der Quotient aus Energieänderung und Zeit.

Wie wird "Kalorie" in "Joule" umgerechnet?

1 cal = 4,2 J

Umrechnungsfaktoren zwischen "PS" & "kW" für die Leistung?

1 kw = 1,36 PS 1 PS = 0,74 kW

Was sind die Erkenntnisse aus dem Gravitationsgesetz?

1) Gravitationskraft ist umso stärker, je größer die Massen 2) Gravitationskraft nimm mit dem Quadrat des Abstandes ab. F = bei doppelten Abstand nur noch 1/4 3) Gravitationskraft verursacht auf der Erde die Gewichtskraft 4) Gravitationskraft ist die Ursache für die Erdbeschleunigung.

Welche Erkenntnisse lassen sich zur Rotationsenergie erläutern?

1) Nie Trägheitsmoment & Drehmoment verwechseln 2) Je mehr Masse nach außen verteilt, desto mehr Energie hat er gespeichert. z.B. Schwungrad (quadratischer zusammenhang) 3) selbiges gilt für die Winkelgeschwindigkeit & Energie 4) Das Trägheitsmoment ist für bestimmte Körperformen eine Konstante & kann über Integralrechnung bestimmt werden. Voraussetzung: Körper muss homogen sein

Was ist der Kraftstoß und wie berechnet man ihn?

Als Kraftstoß bezeichnet man eine Kraft, die einen bestimmten Zeitabschnitt lang wirkt. Wirkt ein Kraftstoß auf einen Körper, wird sein Impuls geändert.

Welche verschiedenen Formen der mechanischen Arbeit gibt es?

Beschleunigungsarbeit Hubarbeit Spannungsarbeit Reibungsarbeit

Mit was befasst sich die Mechanik?

Bewegung von Körpern & der Wirkung von Kräften

Was ist die Radialkraft? Welche Betrachtungsweisen gibt es zu dieser?

Damit sich ein Körper auf einer Kreisbahn bewegt, muss auf ihn eine Kraft in Richtung des Zentrums der Kreisbewegung wirken. Sie verursacht die Radialbeschleunigung. Die Betrachtungsweisen beziehen darauf, ob es sich um ein ruhendes Bezugssystem oder ein mitbewegtes Bezugssystem handelt. Ein Ruhender Beobachter beobachtet die Zentripetalkraft. Diese wirkt in Richtung Zentrum. Ein mitbewegter Beobachter (beschleunigtes Bezugssystem) stellt eine nach außen wirkende Zentrifugalkraft fest. Beide haben dieselbe Formel.

Was versteht man unter der physikalischen Größe Impuls? Wie wird dieser berechnet?

Der Impuls eines Körper kennzeichnet die Wucht, die ein Körper bei einer Translationsbewegung hat. Er kennzeichnet also den Bewegungszustand, welcher durch seine Masse & Geschwindigkeit gekennzeichnet ist.

Was ist Rotation? Welche wesentlichen Größen beschreiben die Bewegung eines starren rotierenden Körpers?

Der Körper rotiert um eine Drehachse, wobei die Bahnen der einzelnen Punkte Kreisbahnen sind. Es handelt sich also um eine Drehbewegung, welche nicht mit der Kreisbewegung verwechselt werden darf. Drehwinkel Winkelgeschwindigkeit Winkelbeschleunigung Die Größen sind für jeden Punkt des starren Körpers gleich groß.

Wie ist die gleichförmige beschleunigte geradlinige Bewegung definiert? Was sind die Erkenntnisse daraus?

Die Beschleunigung ist immer konstant. s ~ t^2 v ~ t Erkenntnisse im s-t-Diagramm 1) Das "s-t-Diagramm" ergibt eine Parabel 2) Die Momentangeschw. erhält man aus der Steigung 3) Wert für "v" aus "Steigungsdreieck" --> Quotient ds/dt Erkenntnisse im v-t-Diagramm 1) Der Graph ist eine Gerade 2) Steigung der Gerade gibt Wert für Beschleunigung 3) Fläche unter der Gerade = zurückgelegter Weg Spezialfall: der freie Fall mit der Erdbeschleunigung g=9,81m/s^2

Wie ist die gleichförmige geradlinige Bewegung definiert? Was sind die Erkenntnisse daraus?

Die Geschwindigkeit ist immer konstant. Die Beschleunigung ist daher immer "0". s~t Erkenntnisse: 1) Das "s-t-Diagramm" ergibt eine Gerade 2) Je steiler die Gerade, desto größer Geschwindigkeit 3) Wert für "v" aus "Steigungsdreieck" --> Quotient ds/dt Bewegt sich der Körper entlang einer gekrümmten Bahn, führt er keine gleichförmige Translation durch!!!

Was sagt der Impulserhaltungssatz aus?

Die Summe der Impulse vor einem Stoß ist gleich der Summe der Impulse nach einem Stoß. Der Gesamtimpuls eines nach außen abgeschlossenen Systems bleibt erhalten. er gilt nur für bewegte Körper!!! z.B. das Rückstoßprinzip bei einer Rakete

Rotation Was ist die Winkelbeschleunigung? Wie berechnet man diese?

Die Winkelbeschleunigung gibt an, wie schnell sich die Winkelgeschwindigkeit eines starren Körpers ändert.

Rotation Was ist die Winkelgeschwindigkeit? Wie berechnet man diese?

Die Winkelgeschwindigkeit (Kreisfrequenz) gibt an, wie schnell sich der Drehwinkel bei einem starren Körper ändert. Die Winkelgeschwindigkeit hängt mit der Umlaufzeit T und mit der Drehzahl n zusammen. Sie ist in jedem Punkt der Rotationsradius gleich.

Rotation Was ist der Drehwinkel? Wie berechnet man diesen? Wie kann man den das Bogenmaß in Gradmaß umrechnen?

Dieser gibt an, um welchen Winkel ein starrer Körper gedreht wird oder sich dreht. Einheiten entweder in (1°) oder Bogenmaß (rad) Das Bogenmaß ist dimensionslos!

Was ist ein Inertialsystem?

Ein Bezugssystem, in denen das Trägheitsgesetz gilt. Sie sind alle gleichberechtigt. In Ihnen gelten die gleichen physikalischen Gesetze.

Was ist die Rotationsenergie? Wie berechnet man diese?

Ein rotierender Körper, z.B. ein Schwungrad, besitzt Rotationsenergie. Sie ist die in einem rotierenden Körper gespeicherte Energie. spezielle Form der kinetischen Energie Rotationsenergie des gesamten Körpers ergibt sich aus der Summe der Energien aller seiner Masseteilchen.

Was ist eine gleichförmige Kreisbewegung? Welche Größen verwendet man zur Beschreibung der Kreisbewegung? Wie werden diese definiert (Formel)?

Eine gleichförmige Kreisbewegung liegt vor, wenn sich ein Körper ständig mit dem gleichen Betrag der Geschwindigkeit auf einer Kreisbahn bewegt. |v|=const. Der Vektor der Geschwindigkeit ändert sich ständig. Daher ist jede Kreisbewegung eine beschleunigte Bewegung. Umlaufzeit (Periodendauer)...Jene Zeit in welcher der Körper eine volle Umdrehung macht. Drehzahl Frequenz ... Anzahl der vollen Umdrehungen pro Sekunde

Was sagt der Energieerhaltungssatz aus? Was sagt er für rein mechanische Vorgänge aus?

Energie kann weder erzeugt noch vernichtet, sonder nur von einer Form der Energie in eine andere umgewandelt werden. Die Gesamtenergie bei einer Umwandlung bleibt erhalten. Energie ist eine "Erhaltungsgröße".

Was ist der Drehimpuls? Wie wird dieser berechnet?

Er ist ein Vektor, welcher normal zur Rotationsachse steht. Wirkt auf einen drehbar gelagerten Körper ein Drehmoment über ein bestimmtes Zeitintervall, dann ändert sich dessen Drehimpuls.

Nenne die Erhaltungssätze der Mechanik!

Erhaltung der Energie Erhaltung des Impulses Erhaltung des Drehimpulses

Was ist ein unelastischer Stoß?

Es kommt zu einer bleibenden Verformung des Körpers. Körper bewegen sich mit einer gemeinsamen Geschwindigkeit u weiter. Im Idealfall haften beide Körper nach dem Stoß aneinander Es gilt nur die Impulserhaltung.

Beschreibe was hinter dem Prinzip "freier Fall" steckt!

Fallbewegung eines Körpers ohne Luftwiederstand als beschleunigende Kraft wirkt nur die Gewichtskraft a ist nur von Ort abhängig & const. Es handelt sich um eine gleichförmige beschleunigte geradlinige Bewegung "a" ist auf der Erde "g" --> Erdbeschleunigung exakter Wert hängt vom Breitengrad ab! --> am Äquator am kleinsten Erdbeschleunigung ist für alle Körper gleich, egal wie schwer im Vakuum haben alle Körper dieselbe Beschleunigung (da Luftwiderstand keinen Einfluss hat)

Gleichförmige Kreisbewegung Was ist die Radialbeschleunigung? Was ist ihre Ursache? Wie wird sie berechnet?

Für die Richtungsänderung der Bahngeschwindigkeit ist eine Kraft erforderlich, welche in Richtung Zentrum der Bewegung wirkt und eine Beschleunigung hervorruft. Die Radialbeschleunigung ist stets in Richtung Zentrum der Kreisbewegung gerichtet.

Was ist Energie?

Gespeicherte Arbeit ....die Fähigkeit eines Systems, mechanische Arbeit zu verrichten, Wärme abzugeben oder Strahlung abzustrahlen. Die verschiedenen Energieformen haben dieselbe Einheit & dieselben Formeln wie die Arbeit.

Welche Arten von Reibungskräften gibt es? Beschreibe diese!

Haftreibungskraft: Sie wirkt zwischen zwei ruhenden Körpern. Sie muss überwunden werden, um die Körper gegeneinander zu bewegen. "v=0" Gleitreibungskraft: Sie wirkt zwischen zwei sich zueinander bewegenden & berührenden Körpern. Sie muss überwunden werden, um die Bewegung aufrecht zu erhalten. "v ungleich 0" Rollreibung Haftreibung > Gleitreibung > Rollreibung

Was ist die Gewichtskraft? Was lässt sich zu Masse, Trägheit & Gewichtskraft bezüglich dem Ort sagen?

Jene Kraft, die auf Massen aufgrund der Gravitation durch Ihre Wechselwirkung aufeinander wirkt. Masse & Trägheit sind ortsunabhängig. Gewichtskraft hängt vom Ort ab - kann auch null sein (schwereloser Raum) Personenwaage misst Gewichtskraft und wandelt diese auf der Skala in Einheit "kg" um.

Was ist der Schwerpunkt eines Körpers?

Jener Punkt, in dem sich der Körper, wenn er daran aufgehängt wird, im Gleichgewicht befindet

Was ist ein elastischer Stoß?

Kraftstoß zwischen zwei Körpern, die nach dem Stoß wieder ihre ursprüngliche Form einnehmen. Es gelten: Impulserhaltung & mechanische Energieerhaltung

Was sind Stoßprozesse? In welche beiden Arten kann man diese unterteilen?

Prozesse, bei denen der Impuls durch Kraftstoß von Körper-A auf Körper-B übertragen wird. a) elastischer Stoß b) unelastischer Stoß

Was ist mechanische Arbeit? Wie wird sie grundsätzlich berechnet?

Sie beschreibt den Prozess der Energieübertragung von einen System in ein anderes. Sobald Kraft in eine Wegrichtung wirkt, wird Arbeit verrichtet. Daher hat jede Kraft eine Arbeit! Arbeit = Energieänderung

Welche beiden Grundbewegungsarten kann man unterscheiden?

Translation (geradlinige Bewegung) Rotation (Kreisbewegung)

Was ist das 1. Newtonsche Axiom?

Trägheitsgesetz Ein Körper bleibt in Ruhe oder in gleichförmiger geradliniger Bewegung, solange die Summe der auf ihn wirkenden Kräfte null ist.

Was sagt der Drehimpulserhaltungssatz aus?

Unter der Bedingung, dass keine äußeren Drehmomente wirken, bleibt in einem angeschlossenen System der Drehimpuls erhalten. Bsp. Pirouette. Wenn I abnimmt, z.B. durch zusammenziehen der Hände, muss zum Impulserhalt die Winkelgeschwindigkeit zunehmen.

Was ist das 3. Newtonsche Axiom?

Wechselwirkungsgesetz Wirken zwei Körper aufeinander ein, so wirkt auf jeden der beiden Körper eine Kraft. Die Kräfte sind gleich groß und entgegengesetzt gerichtet. Es gilt: F1=-F2

Was sind die Grundgrößen der Mechanik?

Weg Zeit Masse

Gleichförmige Kreisbewegung Was ist die Bahngeschwindigkeit? Wie wird sie berechnet?

Wird auch als Tangentialgeschwindigkeit bezeichnet. Ist die Momentangeschwindigkeit eines rotierenden Punktes. Der Geschwindigkeitsvektor bei einer Rotationbleibt nicht konstant.

Was beschreibt das Trägheitsmoment? Wie wird es berechnet?

Wirkt auf einen drehbar gelagerten Körper ein bestimmtes Drehmoment, so hängt seine Winkelbeschleunigung von der Masse des Körpers und ihrer Verteilung bezüglich der Drehachse ab. Das Trägheitsmoment erfasst diese Eigenschaft.

Wie lautet das Gravitationsgesetz?

Zwischen zwei Körpern wirken aufgrund ihrer Massen anziehende Kräfte, die gleich groß und entgegengesetzt gerichtet sind. Die Massen ziehen sich dadurch an. Die Kraft wirkt zwischen den beiden Körpern. Sie ist eine der vier Grundkräfte der Physik!

Was ist die Proportionalitätsfaktor im Hookschen Gesetz?

die "Federhärte" bzw. "Federkonstante" Einheit [N/m] gibt an, ob sich eine Feder leicht oder schwer dehnen lässt

Was ist die Spezifische Dichte? Wann schwimmt ein Körper? Was versteht man unter der "Anomalie des Wassers"?

die spezifische Dichte ist die Gewichtskraft pro Volumen [N/m^3] Ein Körper schwimmt oben wenn seine dichte kleiner ist als die der Flüssigkeit Wasser hat seine höchste Dichte von 1 kg/L bei 4°C ansonsten ist sie immer kleiner Im Allgemeinen nimmt die Dichte mit abnehmender Temperatur zu. Bei Wasser ist die umgekehrt.

In welche Bewegungsarten kann man die Translation einteilen?

gleichförmige geradlinige Bewegung (Gleichförmige Translation) Gleichmäßig beschleunigte geradlinige Bewegung

Welche Größe ist die Fläche unter dem F-s-Diagramm?

mechanische Arbeit

Wovon hängt die Änderung des Bewegungszustandes bei einem drehbar gelagerten Körper ab?

vom Betrag & der Richtung der wirkenden Kraft vom Abstand ihres Angriffspunkts von der Drehachse von der Masseverteilung des Körpers bezüglich Drehachse Beschrieben werden diese durch Drehmoment & Trägheitsmoment

Wovon hängt die Änderung des Bewegungszustandes bei einer geradlinigen Bewegung ab?

vom Betrag & der Richtung der wirkenden Kraft Masse des Körpers