3)Mechanik 2.: Kraftgesetze (Gravitation, Coulomb, Kernkraft, Hooke), Drehung, Drehmoment (Hebel in Technik und Bio), Arbeit (Hubarbeit, Beschleunigungsarbeit, Spannarbeit) und Leistung, Energie (potentielle, kinetische, elastische), Druck Flashcards Preview

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1

Kraftgesetz

Gravitationskraft                                                                                        

Kraft die auf ein Körper wirkt –der eine verursacht die Kraft die den anderen Körper zu sich zieht.

2

Schwerkraft

Erde wirkt diese Kräfte auf den Körper der Masse m aus.

3

Gleitreibungskraft

Kraft die das Gleiten eines Körpers auf einem anderen Körper verhindert

Ist in gegensätzliche Richtung gerichtet wie die Bewegung

Reibungskräfte generell wirken immer ENTGEGEN der wirkenden, beschleunigenden Kraft. 

4

Hooksches Gesetz

Kraft die entgegen einer Ausdehnung einer Feder wirkt. Die Ausdehnung ist proportional mit der Kraft.

Zusammenhang zwischen Rückstellkraft und Verlängerung der Feder. Da diese Richtung als positiv angenommen wird, steht ein negatives Vorzeichen vor dem Gesetz.

5

Elektrische Wechselwirkungen (Coulomb-Kraft)

Beschreibung der Kraft zwischen zwei Punktladungen 

6

Starke Wechselwirkung (Kernkraft) 

Zwischen Protonen und Neutronen im Kern. Starke und kurze Reichweite

7

Drehung und Drehmoment

Die Summe aller Kräfte ist Null, eine Drehung ist aber trotzdem möglich

8

Drehmoment Moment M

Es wirkt eine Kraft rechtwinklig auf einen Hebelarm, so ergibt sich der Betrag M des Drehmoments aus der Länge r und des der wirkenden Kraft. Das heißt es greift eine Kraft an einem bestimmten Punkt an und verursacht dann ein einem Punkt r0 das Moment.

Wobei r der Kraftarm ist und der Angriffspunkt auf einer Wirkungslinie liegt. Die Drehachse ist dann der Punkt der orthogonal zur Wirkungslinie, auf die die Kraft wirkt, steht.

Wirkung der Kraft die in Abhängigkeit des Dreharmes wirkt. Das Drehmoment ist eine vektorielle Größe, und das Kreuzprodukt aus den Vektoren r und f (M gleich r kreuz F) und steht daher IMMER im rechten Winkel zu der Kraft und dem Vektor r (sollte allen aus der Schule bekannt sein).

9

Hebel

Kraftwandler der  aus einem starren Körper der an einem Angelpunkt drehbar befestigt ist.

Hebelgesetz – Hebel befindet sich im Gleichgewicht, wird nur durch ein Drehmoment gekippt und da die proportional sind, ergibt sich einen darauf wirkende Arbeit.

Mit   beschrieben. Wobei s der Weg ist, der bei der Kippbewegung zurückgelegt wird.

Man kann es auch durch die Verhältnisse teilen.

Beispiel: Schraubenschlüssel, sowie dein Arm und dein Kiefer

10

Arbeit 

Die Arbeit wird verrichtet an einem Körper, d.h. dass man eine Kraft auf einen Körper ausübt der dann einen gewissen Weg zurücklegt. Arbeit ist ein Skalar. Eine Energieübertragung

 

Es gibt zwei Arten

Mechanische Arbeit (Beschleunigungsarbeit, Hubarbeit, Spannarbeit) und Elektrische Arbeit.

Das Objekt an dem Arbeit verrichtet wird erhält Energie.

11

Hubarbeit

Wenn ein Körper nach oben bewegt wird  ist eine Hubarbeit nötig. Es ist egal ob man dabei einen zickzack Weg bestreitet oder einen geradlinigen es gilt nicht der zurückgelegte Weg sondern die zurück gelegte Höhe.

wHub = mgh

12

Beschleunigungsarbeit

Soll eine Masse m auf die Geschwindigkeit v gebracht werden so muss man diese beschleunigen, dabei ist einen Arbeit von Nöten und zwar:

WBeschleunigung = 1/2 mv2

13

Spannarbeit

Die Arbeit die man verrichten muss um eine Feder eine bestimmte Länge zu bewegen.

WSpann = 1/2 . x2

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Leistung 

Die Arbeit die umgesetzt wird in einer gewissen Zeitspanne

 

Man merke: 1 PS = 750 W

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Energie

Beschreibt die gespeicherte Arbeit

Die Formeln sind gleich, weil es sich hierbei immer um die übertragene Energie handelt.

Wichtig ist „Die goldene Regel“

 

Die Energie geht niemals verloren. Sie wird ausschließlich umgewandelt.

Potentielle Energie im Gravitationsfeld  

Graph, exponentiell wieder und Analogie zur elektrischen Energie und potenzielle Energie im elektrostatischen Feld (Epot)

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Druck

Die Verteilung der senkrechten Kraftwirkung auf eine Fläche.

p = F/A (in Pascal)

Beschreibung anhand eines Bildes

Wir beachten dabei die Fläche und die Kraft die darauf wirkt

 

 

Weitere Einheiten 1 bar= 100 kPa 1 mmHg= 133 Pa Normaldruck bei 101 kPa

Partialdruck eines Gases, drücke eines jeden einzelnen Photons auf die Außenseiten der Schachtel wirkend

Analogie: Blutdruck wirkt auf verschiedene Gefäße welche wiederrum vom Herzzeitvolumen beeinflusst werden 

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Hydrostatischer Druck

Druck einer Flüssigkeit durch den Einfluss der Gravitation.

Dabei ist die Form des Gefäßes und auch die Füllmenge irrelevant → Hydrostatischer Druck

p = p . g h

 

Dies gilt nur für inkompressible Flüssigkeiten. D.h.: Dichte bleibt gleich mit zunehmender Höhe

Pascalsches Gesetz: Druckveränderung in einer abgeschlossenen und inkompressiblen Flüssigkeit wird unvermindert auf jeden Teil der Flüssigkeit sowie auch die Wände des Behälters übertragen

Beispiel: Das Trommelfell, es ist egal ob oben druck wirkt oder unten immer derselbe wirkt auf das Trommelfell.

Decks in Biophysik 1 Class (28):