Dynamik Flashcards
Welche Phänomene werden in der Dynamik betrachtet?
Kräfte als Ursache von Bewegungsabläufen
Welche Fälle sind in der Dynamik zu unterscheiden?
- Dynamik der Translation
- Dynamik der Rotation
- Dynamik des Massepunkts
- Dynamik des starren Körpers
Wie lautet des erste Newton´sche Axiom?
Ohne äußere Krafteinwirkung verharrt ein Körper im Zustand der Ruhe oder der geradelinig gleichförmigen Bewegung.
Was folgt aus dem 1. Newton´schen Axiom?
Ursache jeder Änderung des Bewegungszustandes ist das Wirken von Kräften.
Wie lautet das zweite Newton´sche Axiom?
Die wirkende Kraft und die erzielte Beschleunigung sind einander proportional: F~a
Was folgt aus dem 2. Newton´schen Axiom?
Das Verhältnis der wirkenden Kraft zur erzielten Beschleunigung ist für jeden Körper eine konstante Größe. Es ist seine Masse. (Masse=Kraft/Beschleunigung)
Welche Eigenschaften hat die Masse eines Körpers?
- Trägheit: Der Körper ändert nur unter äußerer Krafteinwirkung seinen Bewegungszustand
- Schwere: Zwischen ihm und anderen Körpern wirken (anziehende) Gravitationskräfte.
Was ist bei der Masse für sehr große Geschwindigkeiten zu beachten?
Der relativistischen Massenzuwachs (die Masse der zugeführten kinetischen Energie).
Wie lautet das Grundgesetz der Dynamik?
F=m*a (F und a sind auch vektoriell schreibbar)
Was sagt die Einheit 1 Newton (N)?
1 N ist die Kraft, die der Masse von 1 kg eine Beschleunigung von 1 m/s² erteilt.
Was versteht man unter der Gewichtskraft F[G] eines Körpers?
Die auf ihn im Schwerefeld eines Himmelskörpers wirkende Schwerkraft. F[G]=m*g (g=Fallbeschleunigung)
Wie groß ist die Normalbeschleunigung?
Ist Ortsabhängig, aber der gerundete Mittelwert beträgt 9,81 m/s²
Wie lautet das dritte Newton´sche Axiom?
Jede Kraft Vektor(F) besitzt eine Gegenkraft Vektor(F)’ (Reaktionskraft) von gleichem Betrag, aber entgegengesetzter Richtung Vektor(F)’=-Vektor(F) [Kräfte treten also immer paarweise auf]. Die Angriffspunkte von Vektor(F) und Vektor(F)’ liegen in zwei verschiedenen Körpern (actio=reactio).
Nenne Beispiele für Wechselwirkungskräfte.
- Gravitationskraft: anziehende Kraft zwischen zwei Körpern
- anziehende oder abstoßende Kräfte zwischen zwei Magneten
- anziehende oder abstoßende Kräfte zwischen elektrisch geladenen Körpern
- Kräfte bei elastischer Verformung
- anziehende Kräfte zwischen den Nukleonen im Atomkern
- Kräfte zwischen Atomen und Molekülen
Was ist die Dichte?
Die Masse eines Körpers hängt außer von seinem Volumen auch von der Stoffart ab. Als Dichte bezeichnet man das Verhältnis der Masse eins Körpers zu seinem Volumen: Dichte=Körpermasse/Körpervolumen (rho=m/V)
Was beeinflusst die Dichte von Stoffen?
- fester Stoff => temperaturabhängig
- flüssiger Stoff => temperaturabhängig
- gasförmiger Stoff => druck- und temperaturabhängig
Kräfte sind Ursche von…
…Beschleunigungen (dynamische Kraftwirkung)
…Formänderungen (statische Kraftwirkung)
Was ist die Richtgröße?
Wird auch als Federkonstante bezeichnet. Ist der Proportionalitätsfaktor eines Materials bezüglich Kraft und Deformierung: k=F/s [je “härter” die Feder, desto größer ist ihre Richtgröße (Federkonstante) k]
Was ist die Federkraft?
Die Reaktionskraft zu einer an der Feder angreifenden Kraft: F=-k*s
Was ist die Reibungskraft?
Die Reibungskraft wirkt stets parallel zur Kontaktfläche und ist der Bewegung und damit auch der die Bewegung verursachenden Kraft entgegengerichtet. Die Reibungskraft ist kleiner als die Normalkraft.
F[R]=mu*F[N]
Welche Reibungsarten gibt es?
- Gleitreibung: wirkt bei einer Bewegung des Körpers relativ zu einem anderen und ist geschwindigkeitsunabhängig
- Haftreibung: wirkt bei ruhendem Körper und ist dem Betrag nach gleich der entgegengerichteten äußeren Zugkraft. Die Haftreibungszahl mu[0] ist größer als die Gleitreibungszahl mu.
- Rollreibung: tritt auf, wenn der Körper auf der Unterlage rollt, Sie ist sehr viel kleiner als die Gleitreibung (mu’< Die Reibungskraft ist unabhängig von der Größe der Kontaktfläche.
Wie wird die Reibungszahl bestimmt?
Sie wird experimentell bestimmt. Man vergrößert den Winkel einer geneigten Ebene so lange, bis der aufgelegte Probekörper zu gleiten beginnt (Haftreibung) mu[0]) bzw. gleichförmig gleitet (Gleitreibung mu).
Was sind Trägheitskräfte bei der Translation?
Kräfte = Ursache von Beschleunigung
Trägheitskräfte = Folge von Beschleunigung
Ihre Richtung ist zur Beschleunigungsrichtung enntgegengesetzt. Man erkennt Trägheitskräfte nur in einem beschleunigten Bezugssystem => sie sind Scheinkräfte.
Kräfte und Trägheitskräfte als Ursache und Wirkung ein und derselben Beschleunigung sind stets gleich groß, aber entgegengerichtet.
Was versteht man physikalisch unter “Arbeit”?
Unter Arbeit W versteht man das Produkt aus Kraft und Weg: W=Fs [An einem Körper wird Arbeit verrichtet, wenn er unter der Wirkung einer Kraft über eine bestimmte Strecke bewegt wird.]
=> gilt nur bei konstanter Kraft und wenn Kraft und Weg die gleiche Richtung haben
-> W=Fscos(alpha) [wenn Kraft und Weg nicht die gleiche Richtung haben]
-> W=Vektor(F)Vektor(s) [Die Arbeit ist das Skalarprodukt aus den vektoriellen Größen Kraft und Weg]
-> Die Arbeit ist das Wegintegral der Kraft [Wenn Kraft nicht konstant ist] => im F,s-Diagramm entspricht die Fläche unter der Kurve der verrichteten Arbeit.
