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Mechanik physik


Mechanik



Aufgabe der Mechanik:

Beschreibung von Bewegungen

Beschreibung und Vorherbestimmung von Kräften, die Bewegungen beeinflussen


Mechanik






Kinematik Dynamik Statik

Beschreibung  Kräfte auf Kräfte auf

von Bewegung bewegte Körper ruhende Körper


Wir unterscheiden:


Translation      : Die Massenpunkte des Körpers bewegen sich auf einer parallelen Linie

Rotation          : Die Massenpunkte des Körpers bewegen sich kreisförmig um ein festes Zentrum


Kinematik


Was verstehen wir unter einer Bewegung ?


Der Körper (Wagen, Kugel) befindet sich nacheinander zu bestimmten Zeiten an bestimmten Orten. Die Bewegung eines Körper besteht also in der Veränderung seines Ortes mit der Zeit.


In der Kinematik spielt die Masse des Körpers jedoch noch keine Rolle. Daher ersetzt man den Körper gedanklich durch das Modell des Massenpunktes.

Zur Beschreibung der Bewegung braucht man einen Bezugskörper und ein mit diesem fest verbundenes Koordinatensystem. Bezugskörper und Koordinatensystem bilden das Bezugssystem.


x-Diagramm

Weg (x)















Zeit





























y-Diagramm

Zeit















Weg (y)















Die Geschwindigkeit ist gleich der Steigung der Tangente im s-t-Diagramm.


Sekantensteigung (Durchschnittsgeschwindigkeit)


Tangentensteigung (Momentangeschwindigkeit)







Das v-t-Diagramm:



Definition:      Der konstante Quotient


heißt Beschleunigung a des Körpers.



Weg-Zeit-Gesetz der gleichmäßig beschleunigten Bewegung:



Eine gleichmäßig-beschleunigte Bewegung entsteht unter der Einwirkung einer konstanten Kraft. Die Beschleunigung, d.h. die Steigung im v-t-Diagramm, ist längs des Weges konstant.



Beschleunigungsdiagramm:



Untersuchung des freien Falls


Die Fallbewegung, die ein freier Körper unter der alleinigen Einwirkung seiner Gewichtskraft ausübt heißt freier Fall.


Freier Fall:


Um welche Bewegung handelt es sich ?

Handelt es sich um eine gleichmäßig-beschleunigte Bewegung ?


Versuch:


Wir lassen eine Stahlkugel aus verschiedenen Höhen fallen und messen jeweils die Fallzeit.


Meßtabelle:


s (in cm)











t (in s)













v (cm/s)












Fallgesetze:




Überprüfung der Momentangeschwindigkeit:             (s = 82 cm)


Vtheoretisch =


Vpraktisch   =








Der waagerechte Wurf


Der waagerechte Wurf ist ein Beispiel für eine Bewegung auf einer gekrümmten Bahn.


Versuch:


Die Kugel vollführt gleichzeitig zwei Bewegungen:


in x-Richtung: gleichförmig



in y-Richtung: gleichmäßig-beschleunigte Bewegung

(freier Fall)



Beide Bewegungen finden gleichzeitig statt, sind aber unabhängig voneinander.


Prinzip der ungestörten Überlagerung der Bewegung

(Unabhängigkeitsprinzip)


Hamburg


Nordpol




Berlin


Grönland




Köln


Stockholm




Frankfurt


New York




Stuttgart


Palermo




München


Panama




Zürich


Aquator




Rom


Südpol










Sonne


Mars


Neptun


Mond


Jupiter


Pluto


Merkur


Saturn




Venus


Uranus




Aufgabe 1:


"Beschleunigung hören" mit Fallschnüren


Auf einer Schnur sind 5 Muttern in Abständen von 10, 30, 50, 70 und 90 cm verknotet.

Beim Loslassen berührt die erste Mutter gerade den Boden. In welchen Zeitabständen prasseln die Muttern zu Boden ?



Mutternummer

2. Mutter

3. Mutter

4. Mutter

5. Mutter

Abstand zur 1. Mutter (m)





Zeit (s)















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