physik (Fach) / Physik (Lektion)

Einführung der Physik

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• Tangentialkraft Ft: ungleichförmige Kreisbewegung (ungleichförmige Geschwindigk.) -> 2 Kräfte treten auf -     bewirkt eine Beschleungiung des Körpers in Tangentialrichtung -     at resultiert aus der beschleunigenden Kraft Ft in Bewegungsrichtung          
• Zentripetalkraft (FP) – Zentrifugalkraft (Ff) Zentripetalkraft wird umso größer, je schneller sich die Masse bewegt -> nach dem v2-Gesetz. Wird der Körper während der Kreisbewegung losgelassen (damit ist FP = 0), fliegt er tangential weg.  3. Newton´sche Axiom -> zu jeder Kraft existiert eine Gegenkraft  1.)  Im Inertialsystem: hält FP den Körper auf der Kreisbahn. Sie kompensiert die     Trägheitskraft. (Zentripetalkraft ist die Gegenkraft zur Trägheitskraft) 2.) Im rotierendem Bezugsystem: auf dem Körper wirkt eine Kraft von der               Drehachse weg. Scheinkräfte treten auf auf -> Ff (Zentrifugal- od. Fliehkraft)        (Zentrifugalkraft = Trägheitskraft -> ist gleich groß wie FP, aber entgegengesetzt) Bsp.e: -   Trockenschleuder: Fliehkraft auf das Wasser im Gewebe lässt dieses nach außen dringen -   Abplattung der Erde: durch Fliehkraft bewirkt (Ellipsoid)  -   Zentrifuge: Ff ist proportional zur Masse m (auf schwere Teilchen wirken größere Kräfte als auf leichtere) -   Zentrifugalpendel: zur Messung der Drehzahl od. als Fliehkraftregler ‚ -   Kurvenüberhöhung: Wirkung der Fliehkraft wird aufgehoben, wenn der Neigungswinkel der Fahrbahn a so gewählt wird, dass die Resultierende F (aus Ff u. G) normal auf der Unterlage steht. (Reisende spüren dann keine seitl. Kräfte, sondern werden nur fester in den Sitz gedrückt) -   Zentrifugalkräfte in Kurven: Bei 1 Kurvenfahrt wird die Zentripetalkraft durch die Reibung der Reifen übertragen. Zur Kompensation der Fliehkraft muss sich Radfahrer, Motorradfahrer... nach innen lehnen - max. mögl. Zentripetalkraft u. damit die Geschwindigk. ist begrenzt.
• 3 Erhaltungssätze des Impulses;  des Drehimpulses;  der Energie
• Impuls einer bewegten Masse (Vektor; zeigt in die gleiche Richtung wie die Geschwindigk.)
• Kraftstoß Kraftstoß .... ändert den Impuls 1 Körpers   (quantitatives Maß für die Bewegungsänderung): Ein Kraftstoß -  beschreibt Krafteinwirkung (F) auf einen Körper in einer best. Zeitdauer (Dt). -  Körper mit der Masse m erfährt eine Veränderung seiner Geschwindigk.     (je größer F ist u. je länger sie ausgeübt wird, umso größer ist dann v des Körpers)   Gesamtimpuls auf 1 Körper = die Summe aller auf ihn ausgeübten Kraftstöße.
• Impulserhaltung: In einem abgeschlossenen System bleibt der Gesamtimpuls erhalten. (Summer der Impulsänderung = 0 -> Gesamtimpuls (Impuls v. m 1 + m 2) ist konstant.)  Voraussetzung: es treten nur Stoßkräfte zw. den beiden Kugeln u. keine weiteren Kräfte auf  (d.h. die Kugeln bilden ein abgeschlossenes System)
• Stoßgesetze (ergeben sich durch Anwendung v. Impuls- u. Energiesatz) 1.) vollkommen inelastischer (plastischer) Stoß beide Körper kleben nach dem Stoß aneinander u. bewegen sich gemeinsam fort.
• Stoßgesetze (ergeben sich durch Anwendung v. Impuls- u. Energiesatz) 2.) vollkommen elastischer Stoß: Körper bleiben unverformt. Sie sind unabhängig. Summe der Ekin. vor u. nach dem Stoß ist gleich. Keine kinet. E wird in Wärmeenergie umgewandelt. Die innere Energie der beiden Stoßpartner bleibt während des Stoßvorganges unverändert.
• Druck Druck = die auf die Einheitsfläche wirkende Normalkraft ·       eine skalare Größe (besitzt keine Richtung)        
• Hydraulische Presse: In einer hydraul. Presse können mit kl. Drücken hohe Kräfte erzeugt werden Druck ist isotrop u. konstant. Ist Fläche A2 sehr groß, kann die Kraft F2 bedeutend größer sein als die hineingesteckte Kraft F1.  Anwendung: im gesamten Bereich der Hydraulik (bei Pressen, Bremsen, Wagenhebern usw.)
• Schweredruck: Schweredruck pS (verursacht durch die Gewichtskraft der über Fläche A liegende Flüssigk.):  h = Höhe der Flüssigkeitssäule                                   A = Querschnitt  r = Dichte des Mediums, ist konstant                           G = Gewichtskraft der darüberliegenden Wassersäule Zusätzl. drückt der Luftdruck pL auf die Oberfläche der Flüssigkeit.
• Hydrostatisches Paradoxon: Schweredruck ist nur von der Tiefe h u. der Dichte des Mediums abhängig.    Nicht von der Form/Fläche des Behälters.  => hydrostatisches Paradoxon u. Flüssigkeitsmanometer (S 33)!! => gleicher Flüssigkeitsstand in kommunizierenden Gefäßen
• Auftriebskraft => Archimedische Prinzip:  Die Auftriebskraft ist gleich der Gewichtskraft der verdrängten Flüssigkeit.
• Aräometer (Senkwaagen) zur Dichtebestimmung v. Flüssigkeiten. Die Eintauchtiefe abhängig v. der Dichte. Schwimmkörper geeicht auf reines H2O – Referenzlinie. In reines Wasser eingetaucht FA = FG
• Strömungswiderstand Strömungswiderstand = Kraft, die auf den Körper wirkt, wenn er von einer Strömung angeströmt wird (z.B. H2O, Luft) Strömungswiderstand in Natur und Technik: -  Treibstoffverbrauch: über 50 km/h müssen Fahrzeuge hauptsächlich Arbeit zur Überwindung des Luftwiderstandes leisten -> niedriger cw-Wert wichtig -  Stromlinienform: naturoptimierte Formen mit geringen Strömungswiderständen (Formen v. Fischen u. Vögeln). Pflanzensamen (z.B. Löwenzahn mit niedriger Fallgeschwindigk. u. hohen Widerstandsbeiwert) -  Separation: Trennung im Luftstrom = ökonom. Trennung unterschiedl. großer Materialien  -  Zentrifugen: Kraft auf Teilchen wird durch Zentrifuge erhöht  (dann nicht Gravitationskraft, sondern Zentrifugalkraft für die Teilchenbewegung verantwortl.). Trennung kann schneller erfolgen als durch Wirkung der Schwerkraft alleine

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