V5 - Physik
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Heute gibt es eine<br />
Testklausur!<br />
Am Montag (4.11.) ist<br />
Übung<br />
Die „richtigen“<br />
Klausuren sind<br />
vermutlich<br />
am 5.12. und 20.2.
3 verschiedene Arten<br />
Vektoren zu multiplizieren<br />
Vektor mit Skalar<br />
multiplizieren:<br />
Skalar * Vektor = Vektor<br />
r<br />
F<br />
=<br />
r<br />
m ⋅ a<br />
Skalarprodukt:<br />
Vektor * Vektor = Skalar<br />
<br />
Vektorprodukt,<br />
Kreuzprodukt<br />
Vektor * Vektor = Vektor<br />
Drehmoment<br />
r r r<br />
M =<br />
× F<br />
=<br />
r<br />
⋅ F sinα<br />
wirksame<br />
Komponente<br />
r r<br />
W = F ⋅ s<br />
= F s cos(ϑ)<br />
r zeigt nach vorne<br />
(Daumen),<br />
F nach unten<br />
(Zeigefinger),<br />
M nach rechts<br />
(Mittelfinger):<br />
Rechte-Hand-<br />
Regel
Wozu<br />
dieser<br />
Muskel?<br />
Noch mehr Muskeln...<br />
sonst:<br />
Biegespannung<br />
auf Elle und<br />
Speiche und<br />
stärkere Kraft<br />
auf Gelenk<br />
>10 kg
Schwerpunkt, Gleichgewicht<br />
<br />
Im Schwerpunkt kann man<br />
sich die ganze Masse eines<br />
Körpers konzentriert<br />
vorstellen<br />
Bierbauch<br />
Schwerpunkt<br />
Standfestigkeit<br />
Schwerpunkt<br />
oberhalb<br />
Standfläche<br />
Gleichgewichtsarten
Und noch mehr Größen...<br />
<br />
Kinetische Energie:<br />
Wk =<br />
1 mv<br />
2<br />
2<br />
W~v 2<br />
W~m<br />
<br />
Rotationsenergie:<br />
Wk =<br />
1 Jω<br />
2<br />
2<br />
W~ω 2<br />
W~m<br />
J=abhängig von<br />
Massenverteilung<br />
<br />
<br />
Geschwindigkeit v<br />
Masse m<br />
<br />
<br />
Winkelgeschwindigkeit ω<br />
Trägheitsmoment J<br />
J<br />
= ∑<br />
mr<br />
2<br />
<br />
Impuls p<br />
p = m⋅v<br />
<br />
Drehimpuls L<br />
L = J<br />
⋅ω<br />
J groß für<br />
Masse in<br />
großem<br />
Abstand<br />
Impulserhaltungssatz<br />
Drehimpulserhaltungssatz
Zusammenstellung
Zentrifugalkraft, Zentrifuge<br />
<br />
<br />
Um Körper auf eine Kreisbahn<br />
zu zwingen, braucht man eine<br />
nach innen gerichtete<br />
Zentripetalkraft (ansonsten<br />
fliegt der Körper geradlinig<br />
weg; vgl. Trägheitsprinzip)<br />
Die Scheinkraft nach außen<br />
nennt man Zentrifugalkraft<br />
2<br />
v<br />
F = m =<br />
r<br />
2<br />
mrω<br />
Stehen auf<br />
rotierender<br />
Platte<br />
F~ω 2<br />
F~r ?<br />
F~1/r ?<br />
Auto in<br />
Kurvenfahrt<br />
<br />
<br />
Beispiel:<br />
Zentrifuge mit 3000 U.p.M und<br />
1 cm Radius<br />
F<br />
a<br />
= m⋅a<br />
=<br />
=<br />
2<br />
rω<br />
2⎛<br />
= 1cm⋅<br />
4π<br />
⎜<br />
⎝<br />
m<br />
= 986<br />
2<br />
s<br />
2<br />
mrω<br />
= r(2π<br />
f )<br />
3000<br />
60 s<br />
2<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠<br />
2<br />
≈ 10fache Erdbeschl.<br />
Ultrazentrifuge:<br />
250 000 faches Gewicht<br />
zur Trennung von Stoffen<br />
verschiedener Dichte<br />
Zentrifugalkraft<br />
Zentripetalkraft
Planetenbahnen<br />
von der Erde aus<br />
gesehen<br />
Die Bahn des<br />
Mars im Jahr<br />
2001
Gravitationsgesetz :<br />
F<br />
=<br />
Kraft auf<br />
im Abstand r.<br />
G<br />
G<br />
=<br />
G<br />
m1<br />
⋅ m<br />
2<br />
r<br />
2<br />
Gravitationskonstante<br />
−11<br />
= 6.6 ⋅10<br />
zwei Massen m i<br />
3<br />
m<br />
2<br />
kgs<br />
Planetenbahnen<br />
Keplersche Gesetze:<br />
1. Planetenbahnen sind Ellipsen,<br />
Sonne im Brennpunkt<br />
2. Gleiche Zeiten gleiche Flächen<br />
3. Umlaufzeit 2 zu großer Halbachse 3<br />
ist für alle Planeten um die Sonne<br />
gleich:<br />
30 Tage<br />
2<br />
T1 = const<br />
a<br />
3<br />
1<br />
T<br />
=<br />
a<br />
2<br />
2<br />
3<br />
2<br />
30 Tage<br />
2a 1<br />
Die Bahn der Planeten um<br />
die Sonne errechnet sich<br />
aus dem Gleichgewicht der<br />
Gravitationskraft und der<br />
Zentrifugalkraft, sowie<br />
der Anwendung von<br />
Energieerhaltungssatz und<br />
Drehimpulserhaltungssatz
Foto 1994<br />
Sonne<br />
Merkur<br />
Saturn<br />
Mond<br />
Mars
Deformation fester Körper<br />
Aggregatzustand:<br />
– Fest, flüssig, gasförmig<br />
Elastische Deformation:<br />
Körper nimmt ursprüngliche<br />
Form wieder an wenn Kraft<br />
nachlässt<br />
<br />
Beispiele:<br />
– Federung, Brücke,<br />
Sprungbrett, Ball, ...<br />
– Baumstamm, Grashalm,<br />
Blutgefäß,...<br />
– Prothetik: Kunstbein,<br />
Zahnersatz<br />
Dehnung:<br />
ε =<br />
Spannung: σ =<br />
Hookesches Gesetz:<br />
F<br />
∆L<br />
L<br />
F<br />
A<br />
σ = Eε<br />
=<br />
∆L<br />
E A<br />
L<br />
Elastizitätsmodul: E<br />
F~∆L<br />
F~A<br />
F~1/L
Testklausur 1 (20min)