Rotation, Aero-Hydrodynamik

Sportbiomechanik ETH

Sportbiomechanik ETH


L. H.
Diese Lernkarten decken die Grundlagen der Rotation und Aerodynamik auf Universitätsniveau ab. Sie behandeln Konzepte wie Drehimpuls, Trägheitsmoment und die Stabilität von Rotationen um verschiedene Achsen. Die Karteikarten erklären auch Phänomene wie den Magnus-Effekt und die Bernoulli-Gleichung, die für die Aerodynamik relevant sind. Sie sind besonders nützlich für Studierende der Medizin, die ein tieferes Verständnis der physikalischen Prinzipien hinter Bewegungen und Kräften im Körper erlangen möchten.
Karten
12
Lernende
4
Sprache
Deutsch
Kategorie
Medizin
Stufe
Universität
Erstellt / Aktualisiert
23.11.2015 / 26.01.2019

Lernkarten

Was ist das Trägheitsmoment?

Was ist der unterschied zum Flächenmoment?

Trägheitsmoment J bezüglich einer Achse ist ein Mass für den Widerstand, den ein Körper einer Änderung seiner Drehbewegung um eben diese Achse entgegensetzt 

Trägheitsmoment sollte nicht mit dem Flächenmoment verwechselt werden. Das Flächenmoment ist ein Mass für die Beschreibung von Querschnitten im Bezug auf Widerstandskräfte bei der Biegung und somit für die Drehbewegung nicht von Bedeutung 

Was beschreibt der Satz von Steiner und wie lautet er?

Er ermöglicht das Berechnen des Trägheitsmoments um eine zur Schwerpunktsachse parallele Achse mit dem Abstand : 

J = J(ksp)+m*s ^2

J(ksp): trägheitsmoment in bezug auf der Körperschwerpunktsachse

Wie kann man experimetnell das Trägheitsmoment besimmen?

Dreh- pendel, das mit einer Feder ausgerüstet ist, kann man ein Objekt auf den Drehtisch legen, die Periodendauer messen und so das Trägheitsmoment berechnen. 

J = k*T^2   mit k = D/4π^2

Trägheismoment

  • in der y-z-Ebene: Salto Jx = ∫ (y^2+ z^2)dm

  • in der x-z-Ebene: Schraube Jy = ∫ (x^2+ z^2)dm

  • in der x-y-Ebene: Rad  Jz = ∫ (x^2+ y^2)dm

periodendauer nimmt zu wenn das Trägheistmoment grösser wird (der fall wenn man einen gestreckten salto macht). Gemessen anhand der Periodendauer!

Drehimpuls definition & Formel?

In einem abgeschlossenen System ändert sich der Drehimpuls nicht, wenn kein Moment auf die Drehachse aufgebracht wird

--> erhaltungsgrösse. Z.b. pirouette, Saltos

Die Drehimpulserhaltung hat zur Folge, dass der Drehimpuls zwischen den Körperteilen über- tragen werden kan 

L = omega * J

Drehimpuls erhaltung: Wie muss ein drehendes Rad gehalten werde, damit die person sich in die entgegengesetze Richtung bewegt?

Die Radachse muss parallel zur Drehachse des Drehtellers stehen. 

Rotationsgleichgewicht in den 3 Hauptträgheistachsen. Welche sind labil / stabil und was heisst dies wenn eine Drehachse labil/stabil ist?

Rotationen um die drei Hauptträgheitsachsen eines Körpers, ist die Rotation um die mittlere Haupträgheitsachse instabil, Rotationen um die erste und dritte Hauptträgheitsachse, also um die Hauptträgheitsachsen mit dem kleinsten und dem grössten Trägheitsmoment, sind die Rotationen stabil.  

- Stabil bedeutet, dass das System bei ein- er kleinen Auslenkung aus der Gleichgewichtslage wieder in diese zurückkehrt

- Labil bedeutet, dass das System bei einer kleinen Auslenkung aus der Gleichgewichtslage nicht mehr in diese zurückkehrt 

Moodle Frage:

Wie kann ein Weitspringer seinen Drehimpuls während des Fluges ändern?

Kann er nicht, da es eine externe Kraft dazu bräuchte

Ist diese Rotation um die Hauptachse stabil oder labil?

labil

Reynolds zahl-

Zwei Strömungsfelder sind ähnlich, wenn ihre Reynolds Zahlen gleich sind, die Dimensionen können jedoch unterschiedlich sein 

Bernoulli beschreibt das verhalten von strömungen

wo herscht einen höheren druck, oberhalb oder unterhalb eines flügels? und warum ist dies so?

Unterhalt des flügesl hat man einen höheren druck, da dort die Teilchen weniger schnell fliessen müssen. Dieser Druckunterschied von überhalb und unterhalb des flügels, macht das man eine Auftriebskraft erhält!

Magnus effekt

Ein rotierender Körper (Zylinder oder Kugel) wird im rechten Winkel zur Anströmrichtung abgelenkt

Lernen