FD - Kapitel 3 - Teil 4 - Zentripetal und Zentrifugalkraft Flashcards
(29 cards)
Was ist die Zentripetalkraft?
→ Die nach innen gerichtete Kraft, die notwendig ist, um einen Körper auf einer Kreisbahn zu halten.
Formel für Zentripetalkraft:
𝐹𝑧 = 𝑚 ⋅ ( 𝑣² ) / 𝑟
(m = Masse,
v = Bahngeschwindigkeit,
r = Radius)
Welche Richtung hat die Zentripetalkraft?
→ Sie zeigt immer zur Kreismitte.
Was passiert, wenn keine Zentripetalkraft wirkt?
→ Der Körper bewegt sich geradlinig tangential weiter (Trägheitsprinzip).
Was ist die Ursache der Zentripetalkraft?
→ Kommt durch andere Kräfte zustande: z. B.
Seilzug,
Reibung,
Gravitation,
Normalkraft.
Was ist die Zentrifugalkraft?
→ Eine Schein- bzw. Trägheitskraft, die nur im rotierenden Bezugssystem auftritt und nach außen zeigt.
Gilt die Zentrifugalkraft physikalisch „wirklich“?
→ Nein – sie ist keine echte Kraft, sondern entsteht durch Beobachtung aus dem rotierenden System.
In welchem System existiert die Zentrifugalkraft?
→ Nur im mitrotierenden (beschleunigten) Bezugssystem – z. B. als Insasse in einem Karussell.
Richtung der Zentrifugalkraft?
→ Radial nach außen, entgegengesetzt zur Zentripetalkraft.
Wozu dient die Zentrifugalkraft in der Physik?
→ Um Bewegungen im rotierenden System erklärbar zu machen (z. B. für Mitfahrer, Drehkörperbetrachter).
Warum ist Zentripetalkraft „nötig“?
→ Weil die Kreisbewegung eine Richtungsänderung der Geschwindigkeit erfordert → das ist Beschleunigung → Kraft!
Was ist die Beschleunigung, die zur Zentripetalkraft führt?
𝑎𝑧 = 𝑣² / 𝑟
→ Beschleunigung zur Mitte, obwohl Geschwindigkeit konstant bleibt.
Was bewirkt die Zentripetalkraft?
→ Sie zwingt den Körper dazu, auf der Kreisbahn zu bleiben.
Was „fühlt“ man in einem Karussell?
→ Die Trägheit deines Körpers will dich geradeaus, du „spürst“ scheinbar eine Zentrifugalkraft nach außen.
Was ist das wirklich im Karussell?
→ Dein Körper wird durch die Zentripetalkraft nach innen gezogen – das Widerstehen dieser Kraft fühlt sich wie „nach außen“ an.
Technisches Beispiel: Waschmaschine im Schleudergang
→ Wäsche wird von Trommelwand gehalten (Zentripetalkraft), fühlt sich „nach außen gedrückt“ (Zentrifugalkraft) an.
TGA-Bezug: Rotierende Ventilatoren
→ Die Lager müssen der Zentripetalkraft standhalten, die auf die Rotorblätter wirkt.
Warum ist die Zentrifugalkraft „nützlich“, obwohl sie keine echte Kraft ist?
→ Sie hilft, Bewegungen aus Sicht eines mitrotierenden Beobachters zu beschreiben und zu verstehen.
Was bewirkt die Zentripetalkraft auf Satelliten?
→ Die Gravitationskraft wirkt als Zentripetalkraft → der Satellit „fällt“ ständig um die Erde herum.
Beispiel Fahrzeugdynamik: Warum rutschen Autos aus Kurven?
→ Wenn Reibung nicht ausreicht, um die notwendige Zentripetalkraft zu liefern → das Auto rutscht „nach außen“.
Wie hängt die Zentripetalkraft von der Geschwindigkeit ab?
→ Quadratisch: Verdoppelt man 𝑣 , vervierfacht sich 𝐹 𝑧 .
Was passiert mit 𝐹𝑧, wenn der Radius größer wird?
→ Sie wird kleiner – größere Kurve = sanftere Bewegung.
Formel für die Zentripetalkraft mit Winkelgeschwindigkeit 𝜔 :
𝐹 𝑧 = 𝑚 ⋅ 𝜔² ⋅ 𝑟
→ Praktisch bei rotierenden Maschinen.
Formelzusammenhang:
Zetripetalkraft und Winkelgeschwindigkeit
𝐹 𝑧 = 𝑚 ⋅ 𝑣² / 𝑟 = 𝑚 ⋅ 𝜔² ⋅ 𝑟
→ Beide Formen beschreiben dieselbe Kraft – abhängig von gegebenen Größen.
