04 Dynamik

Newtonsche Axiome, Kraft in und normal zur Bewegungsrichtung, Zug- und Druckspannung, Reibungskraft

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Cartes-fiches	28
Utilisateurs	38
Langue	Deutsch
Catégorie	Physique
Niveau	Collège
Crée / Actualisé	12.11.2013 / 15.09.2024
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Étudier

Wie lautet das 1te Newtonsche Axiom (=Trägheitssatz) in Worten?

Axiom 1: \(F = 0N \Rightarrow a = 0\frac{m}{s^2} \Rightarrow v = konstant\)

Commandes clavier:

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Wirkt auf einen Körper keine Kraft, so verharrt er in Ruhe oder gleichförmig geradliniger Bewegung.

Wie lautet das 2te Newtonsche Axiom (=dynamisches Grundgesetz) in Worten?

Axiom 2: \(F = m \cdot a \Rightarrow a = \frac{F}{m}\)

Commandes clavier:

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Jede Beschleunigung kommt durch eine Krafteinwirkung auf einen Körper zustande.

Wie lautet das 3te Newtonsche Axiom (=Wechselwirkungsgesetz) in Worten?

Commandes clavier:

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Wirkt ein Körper mit einer Kraft auf einen 2ten Körper ein, so wirkt der 2te Körper mit einer gleich großen aber entgegengesetzt gerichteten Kraft auf den 1ten Körper ein.

Kräfte treten immer paarweise auf.
Kraft und Gegenkraft greifen an verschiedenen Körpern an.

Wie lautet die Formel für die Reibungskraft?

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\(F_R = µ \cdot F_N\)

µ ... Reibungskoeffizient

F_N... Normalkraft

F_R ... Reibungskraft

In welche Richtung wirkt die Zentrifugalkraft (Scheinkraft)?

Commandes clavier:

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Die Zentrifugalkraft wirkt nach außen. Es ist eine Scheinkraft.

Welche Arten der Reibung gibt es?

Commandes clavier:

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Haftreibung: F_HR= µ_HR ^.F_N
Gleitreibung: F_GR= µ_GR^.F_N
Rollreibung: F_RR = µ_RR^.F_N

Es gilt: µ_HR > µ_GR >>µ_RR

Durch was wird in diesem Bild eine Zentripetalkraft hervorgerufen?

Commandes clavier:

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Durch die Haftreibung

\(F_{Haftreibung} = F_{Zentripetal}\)

\(µ_{HR} \cdot F_N = m \cdot \frac{v^2}{r}\)

hier mit \(F_N = F_G\) weil horizontal

Beobachtung

Ein Becher, ein Pappdeckel, ein Stückchen Holz und eine Münze sind übereinander gestapelt (Abbildung1).
Wird nun der Pappdeckel herausgezogen (Abbildung 2) fliegt die Münze in den Becher (Abbildung 3). Erkläre diesen Vorgang aus Sicht der Münze physikalisch.

Commandes clavier:

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Beschreibung

Abbildung 1

Die Münze drückt mit der Gewichtskraft auf die Halterung.
Die Halterung drückt mit einer gleichgroßen aber entgegengesetzten Kraft dagegen (Wechselwirkungsgesetz).
⇒Die Summe aller Kräfte auf die Münze ist Null.
⇒Die Münze ruht (Trägheitssatz).

Abbildung 2

Wird der Pappdeckel mit der Halterung schnell horizontal entfernt, fällt die Gegenkraft weg und die verbleibende Gewichtskraft beschleunigt die Münze nach unten (dynamisches Grundgesetz)

Abbildung 3

Die Münze ruht da die Summe aller Kräfte Null ist (Gegenkraft des Bechers).

Was passiert mit einem Körper, der sich mit einer Geschwindigkeit fortbewegt, wenn eine Kraft parallel bzw. antiparallel zur Bewegungsrichtung wirkt?

Commandes clavier:

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Wenn die Kraft in Bewegungsrichtung wirkt (\(F_p\)), dann wird der Körper beschleunigt.

Wenn die Kraft entgegen der Bewegungsrichtung wirkt (\(F_{ap}\)), dann wird der Körper verzögert bzw abgebremst.

Wie berechnet sich die Zugspannung auf einen Körper?

\(\sigma_{Zugspannung} = \frac{F}{A}\)

\([\sigma]=1 {N \over m²} = 1 Pa\)

Der Körper "reagiert" auf die Kraft mit einer Zugspannung.

Um eine Masse auf einer Kreisbahn zu halten, benötigt man eine Zentripetalkraft. Wie ist diese definiert ?

\(F_Z=m\cdot a_Z=m\cdot r\cdot \omega^2=m\cdot \frac{v^2}{r}\)

Wie ist die Druckspannung definiert ?

\(\sigma_{Druckspannung} = {F \over A}\)

\([\sigma] = [{F\over A}] = 1{N\over m^2}\)

Die Kraft erzeugt einen Druck auf den Festkörper. Der Festkörper "reagiert" mit einer Druckspannung.

Erkläre, was "mitdenkende Haftreibung" bedeutet.

Die "mitdenkende Haftreibung" ist eine Eigenschaft der Haftreibung, dass bis zum Übergang in die Gleitreibung, die Haftreibungskraft gleich groß wie die beschleunigende Kraft ist.

Welcher der Eis-Blöcke (\(\Rightarrow\) Reibung kann vernachlässigt werden) erreicht zuerst über die Schräge den Boden und wieso?

Der Block A erreicht zuerst den Boden, weil der zurückgelegte Weg kürzer ist.

Der Block B erreicht zuerst den Boden, weil der zurückgelegte Weg kürzer ist.

Beide Blöcke erreichen den Boden zur selben Zeit.

Der Block A erreicht zuerst den Boden, weil der zurückgelegte Weg kürzer ist.

Der Block B erreicht zuerst den Boden, weil der zurückgelegte Weg kürzer ist.

Beide Blöcke erreichen den Boden zur selben Zeit.

Wie lauten Formel und Einheit für den Druck?

\(p = {F \over A}\)

\([ \ p \ ] = 1 \ {N \over m^2} = 1 \ Pascal = 1 \ Pa\)

Wann tritt die Haftreibung auf?

Die Haftreibung tritt auf, wenn zwei Körper gegeneinander verschoben werden sollen.

Bemerkung: \(F_{HR} = µ_{HR} \cdot F_N\)

Wann tritt die Gleitreibung auf?

Die Gleitreibung tritt auf, wenn zwei Körper gegeneinander verschoben werden (= gleiten, rutschen).

Bemerkung: \(F_{GR} = µ_{GR} \cdot F_N\)

Wann tritt die Rollreibung auf?

Die Rollreibung tritt auf, wenn ein Körper auf einem anderen Körper abrollt.

Bemerkung: \(F_{RR} = µ_{RR} \cdot F_N\)

Was passiert mit diesem Körper?

Der Körper wird beschleunigt.

Der Körper wird abgebremst.

Der Körper bewegt sich mit gleichbleibender Geschwindigkeit,

Der Körper wird beschleunigt.

Der Körper wird abgebremst.

Der Körper bewegt sich mit gleichbleibender Geschwindigkeit,

Ein Fahrzeug (m=1000 kg) wird aus dem Stillstand auf 10 m/s beschleunigt. Welche Antriebskraft ist erforderlich, wenn die Beschleunigungsstrecke 10 m beträgt?

\(v=\sqrt{2\cdot a\cdot s}\)

\(\Rightarrow a={v²\over{2\cdot s}}=5{m\over s²}\)

\(F=m\cdot a =5000N\)

Welches Newtonsche Axiom gibt es nicht?

Trägheitssatz

Reibungsgesetz

Wechselwirkungsgesetz

Dynamisches Grundgesetz

Trägheitssatz

Reibungsgesetz

Wechselwirkungsgesetz

Dynamisches Grundgesetz

Wie heißt dieses Lager?

Kugellager

Wie heißt diese Lager?

Rollenlager

Was versteht man in der Physik unter Dynamik?

Dynamik ist die Lehre der Bewegung unter berücksichtigung der auftretenden Kräfte.

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