Mechanik Flashcards
In welche Arten kann die Mechanik eingeteilt werden?
Kinematik und Dynamik
Was ist die Kinematik?
Bewegungsgesetze ohne Kräfte
Was ist die Dynamik?
In welche Arten kann die Dynamik noch eingeteilt werden?
Wirkung von Kräften
Statik und Kinetik
Was ist die Statik?
Kräfte sind im Gleichgewicht, ruhender Körper
Was ist die Kinetik?
Kräfte verändern den Bewegungszustand
Formel der Geschwindigkeit + Einheit:
v = s/t
m/s
Formel der Beschleunigung + Einheit:
a = v/t
m/s²
Formel vom Impuls + Einheit:
p = m * v kg*m/s = Ns Newtonsekunde
Formel der Kraft + Einheit:
F = m*a kg*m/s² = N Newton
Was ist das Superpositionsprinzip?
auf einen Körper wirken mehrere Kräfte;
verhält sich aber so, als ob nur eine Kraft auf ihn wirken würden
Was sind Erhaltungsgrößen?
physikalische Größen, die weder vernichtet nicht erzeigt werden können
Welche zählen zu den Erhaltungsgrößen?
Energie;
Impuls;
Drehimpuls;
elektrische Ladung;
Wie heißen die Newton’sche Axiome?
- Trägheitsprinzip
- Aktionsprinzip
- Reaktionsprinzip
Trägheitsprinzip (kurz erklären)
Körper, auf die keine Kraft wirkt, bewegen sich geradlinig gleichförmig oder sind in Ruhe
Aktionsprinzip (kurz erklären)
F = m*a
wirkt eine Kraft auf einen Körper, wird dieser beschleunigt
Reaktionsprinzip (kurz erklären)
Actio = Reactio
wirkt Körper A auf B eine Kraft aus, so wirkt B auf A eine gleich große Kraft aus in die andere Richtung
F1 = -F2
Was ist die Energie?
Einheit, Einteilung, Formel
Einheit = Joule (J) = kg*m²/s²
Potentielle und Kinetische Energie
Eges = Epot + Ekin
Gesamtenergie kann weder vermehrt noch vermindert werden
Was ist Epot?
Potentielle Energie;
= Energie der Lage
> steigt mit Masse und Höhe des Körpers
Epot = mgh
Erdbeschleunigung:
g = 9,81 m/s²
Andere Art der Epot:
Lage einer Feder;
je weiter eine Feder gedehnt ist, desto mehr Epot hat sie
Epot = k * x²/2
Was ist Ekin?
Kinetische Energie;
= Energie der Bewegung
2 Arten:
Translation & Rotation
Translation:
Energie hängt von Masse & Geschwindigkeit ab
Ekin = m * v²/2
Rotation:
Energie hängt von Winkelgeschwindigkeit, Masse und Masseverteilung ab
Ekin = I * w²/2
I … Trägheitsmoment
w … Winkelgeschwindigkeit
Arbeit W
kurze Definition, Einheit, Formel
= Energiemenge, die bei einem Vorgang umgewandelt wird;
Einheit = Joule
W = F * s => Arbeit = Kraft * Weg
Welche Arten von Arbeit gibt es?
Hubarbeit;
Beschleunigunsarbeit;
Reibungsarbeit;
Verformungsarbeit
Welche andere gebräuchlichen Einheiten von Arbeit gibt es noch?
> Nm
kWh
Ws
SI-Einheit = kg*m²/s²
Leistung P
kurze Definition, Einheit, Formel
= wie viel Arbeit pro Zeit verrichtet wird;
Einheit = Joule/Sekunde = Watt (W);
P = W/t => Leistung = Arbeit pro Zeit
Impuls p
Formel, kurze Definition
p = m * v;
beschreibt den geradlinigen Bewegungszustand eines Körpers
Drehimpuls L
Formel, kurze Definition
L = r * p
drehender Bewegungszustand
Winkelgeschwindigkeit Formel
w = winkel phi / t
Winkelbeschleunigung Formel
a = w / t
Welche Kräfte gibt es bei der Rotation?
Zentripetalkraft & Zentrifugalkraft
Zentripetalkraft:
> senkrecht zur Geschwindigkeit
> zeigt zum Zentrum
Zentrifugalkraft:
> senkrecht zur Geschwindigkeit
> zeigt vom Zentrum nach außen
Kraft der Rotation Formel:
+ 2 Beispiele der Größenänderungen
F = m * v²/r = m * w² * r
je größer v & m, desto größer F
je größer r, desto kleiner F
4 Grundkräfte der Physik:
1) Gravitation (=Schwerkraft)
2) Elektromagnetische Kraft
3) starke Kernkraft
4) schwache Kernkraft
Gravitationsgesetz:
F = G * (m1*m2)/r²
einer der Massen *2 => F * 2
r * 2 => F * 1/4
Gewicht
kurze Definition, Formel
die Kraft, mit der Körper von einem anderen angezogen wird = Gewichtskraft
F = m*g
Gewicht und Masse
Gewicht ≠ Masse
Gewicht:
> vektorielle Kraft
> von Ort abhängig
> Eineheit = Newton
Masse:
> skalare Eigenschaft
> immer gleich
> Einheit = kg
Reibung
kurze Definition, Formel, Arten
Material abhängig => raue oder glatte Oberfläche
wie viel Kontaktfläche, wie stark zusammengedrückt
Reibungskraft = direkt proportional zur Normalkraft
FR = µ * FN
Haftreibung, Gleitreibung und Rollreibung
Haftreibung:
stärkste Art von Reibung;
2 Körper aneinander haften => Körper in Ruhe
v = 0
Gleitreibung:
2 Körper aufeinander gleiten
v ≠ 0
Rollreibung:
1 Körper rollt auf anderem
schwächste Art der Reibung
Druck p
Formel, Einheit, eine Art
p = F/A
Einheit = N/m² = kg/m*s² = Pascal (Pa)
Schweredruck
Schweredruck Definition:
auf Körper wirkt Gravitationskraft, liegt mit gewissen Grundflächen auf
=> umso größer, je kleiner die Querschnittsfläche
Flüssigkeiten können nicht zur Seite ausweichen
=> in Flüssigkeitssäule Schweredruck
=> wirkt in allen Richtungen gleich, steigt mit Tiefe
Elastischer Stoß:
keine Interaktion zwischen den Partnern; gerader Zusammenstoß: Impuls des einen Körpers auf den anderen übertragen nicht gerader Zusammenstoß: Impulszerlegung erforderlich ein vollkommener elastischer Stoß: hier gilt auch die Energieerhaltung
Unelastischer Stoß:
irgendeine Form der Interaktion zwischen Partnern:
Zerbrechen, verformen, zusammenkleben, etc.
Bsp.:
viel Energie in Reibungswärme umwandeln
=> Stoßdämpfer
Mechanik in der Medizin:
Blutdruck => Druck mit entsprechenden Größen
Reibung => Gelenke abnutzen; Gewebe verfestigen
Hebelgesetz => überall im Körper
Hebelgesetz Formel:
F1 * r1 = F2 * r2
Translation:
Körper wird entlang einer Kurve/Gerade verschoben, nicht gedreht; einfachster Fall: gleichförmige, geradlinige Translation: v = konstant a = 0 s(t) = v*t+s0
gleichmäßige, beschleunigte Translation:
a = konstant
v = nimmt gleichmäßig ab/zu
v(t) = a*t+v0
Allgemeine Beschleunigungsgleichung:
s(t) = a/2 * t² + v0*t + s0
Rotation:
= Bewegung eines Körpers auf Kreisbahn;
Körper wird um eine Achse gedreht;
Winkel in Bogenmaß gemessen = Radianten
Winkel φ = Bogenlänge (b) / Radius (r)
Radianten (rad) und Grad (°) Umrechnung:
rad - 0 - π - 2 π
Grad - 0° - 180° - 360°
Dichte ρ
Formel und Einheit
ρ = m/V => m = ρ * V Si-Einheit = kg/m³
Auftrieb
Körper verdrängt einen Stoff -> treibt auf
Auftriebskraft > Gewichtskraft
ρ-Wasser < ρ-Körper
Körper sinkt
ρ-Wasser = ρ-Körper
Körper bleibt
ρ-Wasser > ρ-Körper
Körper steigt auf
Archimedisches Prinzip:
Auftriebskraft durch Flüssigkeit & Gewichtskraft der verdrängten Menge = vom Betrag gleich groß
Auftriebskraft Formel:
FA = V * ρ * g
hydrostatisches Paradoxon
Schweredruck der Flüssigkeitssäule hängt nur von der Höhe der Säule und Dichte des Mediums ab, nicht von der Form
Gesetz von Bernoulli
höhere Geschwindigkeit des Mediums = geringerer Druck
Gesamtdruck Formel:
ρ * v²/2 + p = konstant
Dynamischer Druck:
ρ * v²/2
