Mechanik Flashcards
Was ist die Mechanik?
Die Mechanik ist die Lehre von der Bewegung und Verformung von Körpern sowie den dabei wirkenden Kräften.
Erkläre das Modell des Massenpunktes.
- Dient zur Vereinfachung der Beschreibung der Bewegungen von Körpern
- Ein Körper lässt sich durch einen (Massen-)Punkt beschreiben, dieser besitzt keine Ausdehnung aber eine endliche Masse
- Als Punkt dient meist der Schwerpunkt des Körpers
- Der Körper bewegt sich im Raum (Drehung oder anderes wird nicht betrachtet)
Was ist Geschwindigkeit?
Die Geschwindigkeit gibt an, wie schnell oder wie langsam sich ein Körper bewegt, sie ist eine gerichtete (vektorielle) physikalische Größe. (Strecke pro Zeit).
Was ist Beschleunigung?
Die Beschleunigung ist die Veränderung der Geschwindigkeit in beide Richtungen (also auch Bremsen). Sie ist eine gerichtete (vektorielle) physikalische Größe und muss nicht in die gleiche Richtung wie die Geschwindigkeit zeigen.
Nenne und beschreibe die zwei grundlegenden Bewegungen.
- Geradlinig gleichförmige Bewegung: (Beschleunigung = 0)
- Der Körper bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit (= gleichförmig) und zwar immer in die gleiche Richtung (= geradlinig)! - Gleichmäßig beschleunigte Bewegung:
- Der Körper bewegt sich mit konstanter (=gleichmäßiger) Beschleunigung!
Erkläre das Fallgesetz
-Besagt, dass unter Vernachlässigung des Luftwiderstands (Vakuum) alle Körper unabhängig von der Masse die gleiche Beschleunigung (g=9,81m/s^2) erfahren.
(gleichmäßig beschleunigte Bewegung
- Bei einem Wurf sind horizontale und vertikale Bewegung voneinander Unabhängig.
Nenne und erkläre die Newtonschen Axiome
- Trägheitsgesetz
- Körper verharrt in seinem Zustand, sofern er nicht durch Einwirkung von Kräften zur Änderung seines Zustands Gezwungen wird. - Aktionsprinzip
- Änderung der Bewegung ist proportional zur einwirkenden Kraft und geschieht in Richtung der Wirkungslinie der Kraft. - Reaktionsprinzip
- Jede Kraft erzeugt eine gleichgroße aber entgegengesetzte Gegenkraft
(actio = reactio)
Definiere Erhaltungsgröße
Eine Erhaltungsgröße ist eine physikalische Größe, die sich in einem abgeschlossenen System nicht mit der Zeit ändert. Das bedeutet, dass ihr Wert während eines physikalischen Prozesses konstant bleibt.
- Ist oft mit einem Erhaltungssatz verknüpft (z.B. Energieerhaltung oder Impulserhaltung)
Erkläre Impuls und Impulserhaltungssatz.
Definition Impuls:
Der Impuls ist eine grundlegende physikalische Größe, die die Bewegung eines Körpers beschreibt. Er ist definiert als das Produkt aus Masse und Geschwindigkeit eines Objekts.
Definition Impulserhaltungssatz:
-Der Gesamtimpuls in einem abgeschlossenen System ist konstant.
- Der Impulserhaltungssatz ist äquivalent mit dem 3. newtonschen Axiom.
Erkläre Drehimpulserhaltungssatz
In Systemen, die sich (um eine Achse) drehen gilt analog zum Impulserhaltungssatz: Der Gesamtdrehimpuls in einem abgeschlossenen System ist konstant.
Erkläre den Energieerhaltungssatz
In einem abgeschlossenen System ist die Summe aller Energien (z.B. potenzielle oder kinetische) konstant. Die Gesamtenergie bleibt erhalten.
Definiere Stoß
Ein Stoß ist ein Vorgang, bei dem zwei oder mehrere Körper kurzzeitig Kraft aufeinander ausüben.
Folge: Änderung des Bewegungszustand, evtl. auch Form.
Es werden Energien und Impulse (teilweise oder Vollständig) zwischen Stoßpartnern übertragen und ggf. in andere Energieformen umgewandelt.
- Es gelten immer die Erhaltungsätze für Energie und Impuls.
Erkläre den elastischen Stoß
Beim elastischen Stoß wird die mechanische Energie beim Aufprall von einem Körper auf auf einen anderen vollständig wieder in mechanische Energie umgewandelt.
Es gilt Impuls- und Energieerhaltungssatz.
Beispiel Stoß zweier Billardkugeln.
Erkläre den unelastischen Stoß
Ein unelastischer Stoß ist ein Stoß, bei dem der Impuls erhalten bleibt, aber kinetische Energie durch Umwandlung in Verformungsarbeit oder Wärmeenergie reduziert wird.
Beispiel: Zusammenstoß zweier Autos.
(Beide Körper “kleben” nach dem Stoß aneinander und bewegen sich mit gleicher Geschwindigkeit weiter)
Erkläre das Modell des starren Körper
Dient um die Rotation eines Körpers um eine seiner Körperachsen zu beschreiben.
- Hat eine Ausdehnung
- Hat eine Dicht = Masse/Volumen
- kann sich drehen = Rotation
- Ist nicht verformbar
- Ist nicht in sich drehbar (keine Torsion)
Energie- und Drehimpulserhaltungssätze gelten.
Was ist das Trägheitsmoment?
Das Trägheitsmoment gibt die Widerstandsfähigkeit eines Körpers gegenüber seiner Rotation an.
Es ist abhängig von Form, Massenverteilung und Wahl der Rotationsachse.
In welche 3 Arten der Reibung wird unterschieden?
Reibung bringt Bewegung zum Stillstand, durch Umwandlung von Energie in Wärme.
- Haftreibung: Beide Körper in Ruhe (verhindert das ein Körper sich auf einer Oberfläche bewegt)
- Gleitreibung: Körper bewegt sich auf Körperfläche
- Rollreibung: Körper bewegt sich mit Drehbewegung auf Körperfläche
- Haftreibung > Gleitreibung > Rollreibung
- Je größer die Fläche desto größer die Reibungskraft
Woraus setzt sich Luftwiderstand zusammen?
- Druck der Luft gegen den Körper
- Reibung der Luft am Körper
