V5 - Physik

Heute gibt es eine
Testklausur!
Am Montag (4.11.) ist
Übung
Die „richtigen“
Klausuren sind
vermutlich
am 5.12. und 20.2.

3 verschiedene Arten
Vektoren zu multiplizieren
Vektor mit Skalar
multiplizieren:
Skalar * Vektor = Vektor
r
F
=
r
m ⋅ a
Skalarprodukt:
Vektor * Vektor = Skalar
Vektorprodukt,
Kreuzprodukt
Vektor * Vektor = Vektor
Drehmoment
r r r
M =
× F
=
r
⋅ F sinα
wirksame
Komponente
r r
W = F ⋅ s
= F s cos(ϑ)
r zeigt nach vorne
(Daumen),
F nach unten
(Zeigefinger),
M nach rechts
(Mittelfinger):
Rechte-Hand-
Regel

Wozu
dieser
Muskel?
Noch mehr Muskeln...
sonst:
Biegespannung
auf Elle und
Speiche und
stärkere Kraft
auf Gelenk
>10 kg

Schwerpunkt, Gleichgewicht
Im Schwerpunkt kann man
sich die ganze Masse eines
Körpers konzentriert
vorstellen
Bierbauch
Schwerpunkt
Standfestigkeit
Schwerpunkt
oberhalb
Standfläche
Gleichgewichtsarten

Und noch mehr Größen...
Kinetische Energie:
Wk =
1 mv
2
2
W~v 2
W~m
Rotationsenergie:
Wk =
1 Jω
2
2
W~ω 2
W~m
J=abhängig von
Massenverteilung
Geschwindigkeit v
Masse m
Winkelgeschwindigkeit ω
Trägheitsmoment J
J
= ∑
mr
2
Impuls p
p = m⋅v
Drehimpuls L
L = J
⋅ω
J groß für
Masse in
großem
Abstand
Impulserhaltungssatz
Drehimpulserhaltungssatz

Zusammenstellung

Zentrifugalkraft, Zentrifuge
Um Körper auf eine Kreisbahn
zu zwingen, braucht man eine
nach innen gerichtete
Zentripetalkraft (ansonsten
fliegt der Körper geradlinig
weg; vgl. Trägheitsprinzip)
Die Scheinkraft nach außen
nennt man Zentrifugalkraft
2
v
F = m =
r
2
mrω
Stehen auf
rotierender
Platte
F~ω 2
F~r ?
F~1/r ?
Auto in
Kurvenfahrt
Beispiel:
Zentrifuge mit 3000 U.p.M und
1 cm Radius
F
a
= m⋅a
=
=
2
rω
2⎛
= 1cm⋅
4π
⎜
⎝
m
= 986
2
s
2
mrω
= r(2π
f )
3000
60 s
2
⎞
⎟
⎠
2
≈ 10fache Erdbeschl.
Ultrazentrifuge:
250 000 faches Gewicht
zur Trennung von Stoffen
verschiedener Dichte
Zentrifugalkraft
Zentripetalkraft

Planetenbahnen
von der Erde aus
gesehen
Die Bahn des
Mars im Jahr
2001

Gravitationsgesetz :
F
=
Kraft auf
im Abstand r.
G
G
=
G
m1
⋅ m
2
r
2
Gravitationskonstante
−11
= 6.6 ⋅10
zwei Massen m i
3
m
2
kgs
Planetenbahnen
Keplersche Gesetze:
1. Planetenbahnen sind Ellipsen,
Sonne im Brennpunkt
2. Gleiche Zeiten gleiche Flächen
3. Umlaufzeit 2 zu großer Halbachse 3
ist für alle Planeten um die Sonne
gleich:
30 Tage
2
T1 = const
a
3
1
T
=
a
2
2
3
2
30 Tage
2a 1
Die Bahn der Planeten um
die Sonne errechnet sich
aus dem Gleichgewicht der
Gravitationskraft und der
Zentrifugalkraft, sowie
der Anwendung von
Energieerhaltungssatz und
Drehimpulserhaltungssatz

Foto 1994
Sonne
Merkur
Saturn
Mond
Mars

Deformation fester Körper
Aggregatzustand:
– Fest, flüssig, gasförmig
Elastische Deformation:
Körper nimmt ursprüngliche
Form wieder an wenn Kraft
nachlässt
Beispiele:
– Federung, Brücke,
Sprungbrett, Ball, ...
– Baumstamm, Grashalm,
Blutgefäß,...
– Prothetik: Kunstbein,
Zahnersatz
Dehnung:
ε =
Spannung: σ =
Hookesches Gesetz:
F
∆L
L
F
A
σ = Eε
=
∆L
E A
L
Elastizitätsmodul: E
F~∆L
F~A
F~1/L

Testklausur 1 (20min)