Physik

Es gibt 3 Arten von Bewegung:

Geradlinige Bewegung

Schwingung

Kreisbewegung

Umrechnung in die größere bzw. kleinere Einheit:

1 m/s = 3,6 km/h

10 m/s = 10 * 3,6 = 36 km/h 

36 km/h = 36 / 3,6 = 10 m/s

Eine geradlinig gleichmäßig beschleunigte Bewegung liegt vor, wenn die Geschwindigkeit v ihre Richtung beibehält und ihren Betrag in der Weise ändert, dass der Quotient aus der Geschwindigkeitsveränderung v und der dazu benötigten Zeit t für beliebige Zeitintervalle konstant ist.

Der Quotient  \(a = {v \over t}\) wird als Beschleunigung bezeichnet.

Das Geschwindigkeit-Zeit-Gesetz:

\(v = {a ⋅ t}\)

Das Weg-Zeit-Gesetz:

\(s = {1\over 2}a⋅ t^2\)

Umformung Weg-Zeit:

\({2s \over a} = t^2\)

\(t = \sqrt {2s \over a}\)

Die Beschleunigung die eine Masse erfährt hängt neben der Kraft auch von der Masse ab.

Grundgleichung der Physik (1686 von Isaac Newton):

\(F = m · a\)

Definition Krafteinheit 1 Newton:

\(1N = 1kg · 1 {m \over s^2}\)

1 Newton ist die Einheit der Kraft, die einem Körper mit der Masse 1kg die Beschleunigung \(1 {m \over s^2}\) ereilt. 

Die Fallbewegung eines Körpers wird unter alleiniger Einwirkung seiner Gewichtskraft und unter Ausschalten des Luftwiderstandes wird freier Fall genannt. 

Auf den fallenden Körper wirkt allein die Gewichtskraft, die er von der Erde erfährt. Gewichtskraft F_g wirkt als beschleunigte Kraft F.

In einen Luftleeren Raum erfahren alle Körper die Fallbeschleunigung g, sie beträgt \(9,81 {m \over s^2}\) 

Fallbeschleunigung zwischen 44. und 54. Breitengrad:

\(9,81 {m \over s^2}\)

Formeln: 

\(s = {1 \over 2}a · t^2\)

v = a · t

F_g = m · g 

Die negative Beschleunigung wird als Verzögerung bezeichnet.

Für die Bremswegberechnung gelten die gleichen Formeln wie bei der Beschleunigung:

\(s = {v^2 \over 2a}\)

Reaktionszeit (bis zu 1s (Schrecksekunde)):

\(v = {s\over t}\)

!!Umwandeln in m/s!!

Axiom 1: Der Trägheitssatz

Wirkt auf einen Körper keine Kraft, so behält er seinen Bewegungszustand bei. Er bleibt in Ruhe, wenn er in Ruhe ist. Bewegt er sich, so ändert sich weder Richtung noch Betrag der Geschwindigkeit.

Axiom 2: Die Grundgleichung der Physik

Die Kraft auf einen Körper ist proportional zur Beschleunigung des Körpers und zu seiner Masse. Die Kraft ist also umso größer, je größer das Produkt aus der Masse und der Beschleunigung.

Axiom 3: Das Wechselwirkungsgesetz

Wenn Körper A eine Kraft auf Körper B ausübt, so übt Körper B eine gleich große, entgegengesetzte Kraft auf Körper A aus.

Axiom 4: Das Gesetz der Kräfteaddition

Wirken zwei Kräfte F1 und F2 auf einen Körper, so können beide durch die Kraft F_R (Resultierende) ersetzt werden, die man nach der Parallelogrammregel erhält. 

Bei der Anwendung der Grundgleichung muss man stets die Resultierende aller Kräfte einsetzen!!!

Alle Planeten bewegen sich aufgrund von Zentripetalkräften um die Sonne, auch die Erde.

Alle Körper üben auf einen anderen Körper eine Anziehungskraft aus. Diese allgemeine Anziehungskraft wird auch als Gravitationskraft bezeichnet.

Newton ermittelte folgende Zusammenhänge:

- Masseanziehungskraft F verhält sich proportional zur angezogenen Masse m, d.h., größere Massen bewirken größere Massenanziehungskräfte.

- Die Masseanziehungskraft F verhält  sich umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstandes der Massemittelpunkte, d.h., je näher sich die anziehenden Massen befinden, desto höher wird ihre Anziehungskraft.

Newton'sche Gravitationsgesetz:

\(F = y · {m1 · m2 \over r^2}\)

r = Abstand

Gravitationskonstante y:

\(y = 6,672 · 10^{-11}m/kg·s^2\)

Mit dem Gravitationsgesetz kann man jede Masse jedes Himmelskörpers berechnen, wenn man seine Umlaufdauer und seinen Abstand eines ihn umkreisenden Trabanten kennt. 

Energie tritt in vielen Erscheinungsformen auf, die durch Arbeitsaufwand innerhalb umwandelbar sind. 

Lageenergie (potenzielle Energie): Energie eines angehobenen Körpers

Bewegungsenergie (kinetische Energie): Energie eines bewegten Körpers

Spannungsenergie: Energie einer gespannten Feder (Uhrwerk)

Energie wird mit dem Formelbuchstaben W abgekürzt.

Unterschiede: W_pot, W_kin, W_spann

Gleichung potenzielle Energie:

W_pot = m · g · h

Gleichung kinetische Energie:

^\(\)W_kin = \({1 \over 2} · m ·v^2\)

Überlegungen zur Lage- und potenzieller Energie gelten nur, wenn Reibungskraft und Luftwiderstand ausgeschaltet sind.