Physik

Grundlagen und mehr

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Langue Deutsch
Catégorie Physique
Niveau Collège
Crée / Actualisé 08.11.2017 / 09.11.2017
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Dichte berechnen

ρ = m/V (masse durch volumen)

(ausgesprochen: rho)

bei einem Würfel:

ρ = m/s3  (s gleich Länge)

Geschwindigkeit berrechnen

v  = s/t  (Geschwindigkeit v ist der zurückgelegte Weg s dividiert durch die Zeit t die dafür gebraucht wird)

 

Was ist eine Bewegung?

Unter einer Bewegung verstehen wir die Veränderung des Ortes oder der Ausrichtung (Orientierung) eines Körpers.

  • eine Bewegung wird durch Ortsangaben und Zeitangaben beschrieben

Koordinatensystem

Man beschreibt eine Bewegungm indem man die Veränderung von Ort und Zeit bezüglich dieses Koordinatensystems misst.

Geschwindigkeit

Zurückgelegter Weg dividiert durch die Zeit, die dafür gebraucht wurde. ("Ortsänderung dividiert durch das für die Ortsändrung benötigte Zeitintervall")

v = Δs/Δt

v = m/s

 

1 m/s = 3.6 km/h

 

s-t-Diagramm

Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm

- v-t-Diagramm ablesen

vAB = Δs/tB - tA

Δs = (tB - tA) * vAB

Dreiecksfläche = 1/2 * Grundlinie * Höhe

Berechnung Durchschittsgeschwindigkeit

Δt kann beliebig gross sein

 

Berechnung Momentangeschwndigkeit

Δt muss minimal klein sein

sieht man im s-t-Diagramm an der Steigung der Kurve. Ist gleich gross wie die Steigung der Tangente an diesem Punkt.

gleichförmige Bewegung

Momentangeschwindigkeit ist immer gleich gross. Konstante Geschwindigkeit.

s = v * t

Weitere berechnungen:

s = 1/2 * v * t

s = 1/2 * a * t2

s = 1/2 * v2/a

 

Freier Fall

Fällt ein Körper (im Vakuum oder ist der Luftwiederstand unbedeutend) so fürht er eine gleimässig beschleunigte Bewegung durch, die für alle Körper gleich ist. => Fallbeschleunigung = Erdbeschleunigung

g = 9.81 (Bei uns)

a = g für den Ort s

Anfangsgeschwindigkeit

v = v0 + a * t

Einfach zur Geschwindigkeitsänderung a * t dazurechnen

Weitere gleichungen:

 s = (v0 + v) 2 * t

s = v0 * t + 1/2 * a * t2

s = (v2 - v02) / (2 * a)

Wirkung der Kraft

1. Deformation

2. Beschleunigung

Kräfte sind Ursachen von Veränderungen.

Eine Kraft wirkt immer auf einen Körper und geht immer von einem Körper aus.

Krafteinheit

100g = 1 N

Newton

1kg = 10 N

Konstante Kraft

Stärke, Richtung und Angriffspunkt der Kraft bleiben gleich

 

Kraft-Vektor

->

F

(Buchstabe F mit einem Pfeil oben)

  • Richtug des Kraft-Vektors stellt die Richtung der KRaft dar
  • Die Länge (Betrag) des Kraft-Vektors stellt die Stärke der KRaft dar
  • Der Anfangspunkt des Kraft-Vektors stellt den Angriffspunkt der Kraft dar

resultierende Kraft mehrerer Kräfte

Fres = F1 + F2 + F3 + ...

  • Ist die resultierende Kraft nicht null, so wird der Körper beschleunigt
  • Ist die resultierende Kraft null, so wird der Körper nicht beschleunigt

Stärke der Federkraft

FF = D * y

D = Federkonstante; Art der Feder: Stark, Schwach?

Federkonstante hat die Einheit N/m: wie viele Newton beträgt die Federkraft, wenn man die Feder 1 Meter dehnt.

Federkonstante D

D = ΔF/Δy

Gewichtskraft

FG = Kraft, mit der ein Körper von der Erde angezogen wird -> Schwerkraft, Erdanziehungskraft

Richtung = Erdmittelpunkt

Normalkraft

Fres = FG + FN = 0

Normalkraft sorgt dafür, dass der Körper nicht nach unten beschleunigt wird.

Reibungskraft

Kraft die sich einer Bewegung wiedersetzt.

Stärke der Reibungskraft ist abhänging von der Oberflächenbeschaffenheit.

Hängt nicht ab von der Grösse der Kontaktfläche

Hängt ab wie stark der Schlitten auf den Boden gepresst wird (wie schwer etwas ist)

Hängt nicht von der Gleitgeschwindigkeit ab (Schnelligkeit)

Einmal in Bewegung ist die Reibungskraft nicht mehr so gross wie vorher

Etwas ist in Ruhe = Haftreibungskraft

Etwas ist in Bewegung = Gleitreibungskraft

Haftreibung immer etwas grösser als Gleitreibung

Haftreibung wirkt der Kraft entgegen

Gleitreibung ist der Geschwindigkeit entgegengesetzt. Gleitbewegung soll gebremst werden.

FR = µG * FN

Stärke der Reibungskraft

Maximal mögliche Haftreibungskraft

FR = µH * FN

Die Richtung ist so dass es die Bewegung verhindert (Haftreibungskraft) oder bremst (Glattreibungskraft.

Kraftwirkungsgesetz

 

2. Newton'sches Gesetz

F = m * a

Beschleunigung gross wenn Kraft gross ist.

a = F/m

(Gibt an, welche Wirkung eine Kraft auf die Beschleunigung eines Körpers hat)

Beschleunigung durch mehrere Kräfte

Fres entscheidet was mit dem Körper passiert

Fres = m * a

Wirkende Kräfte -> Resultierende Kraft -> Beschleunigung -> Bewegungsablauf

Bewegungsablauf -> Geschwindigkeit -> Beschleunigung -> Resultierende Kraft

Inertialsystem

Unbeschleunigte Bezugssysteme

Newtons Gesetze sind nur dann wirksam wenn sie von einem Inertialsystem aus betrachtet werden

Trägheitsgesetz

1. Newton'sches Gesetz

Gewichtskraft wird durch Normalkraft kompensiert

Beschleunigung null kann heissen dass ein Körper in Ruhe ist, oder eine Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit.

 

Wechselwirkungsgesetz

3. Newston'sches Gesetz

Actio gleich Reactio. Kraft bewirkt Gegenkraft.

Gegenkraft ist gleich stark wie die ursprüngliche Kraft, jedoch ist die Beschleunigung nicht die selbe.

F1 = -F2

Beschleunigte Wirkunf auf die Erde:

aErde = FG / mErde

Gesetz des freien Falls

a = g = 9.81 m/s2

g = Erdbeschleunigung/Fallbeschleunigung

Diese Beschleunigung ist beim freien Fall für alle Körper gleich

Gleichung für die Gewichtskraft

FG = m * g

FG gleich Gewichtskraft

Fres = FG

g = 9.81 m/s2

Wörtlich :

Die Gewichtskraft eines Körpers ist die Masse des Körpers mal die Fallbeschleunigung

Doppelte Bedeutung der Masse

Die Masse verleiht einem Körüer sowohl Schwere als auch Trägheit.

Vollbremsung

Fres = FR + FG + FN

FG + FN heben sich eigenltich auf

Fres = FR

p- und r-Kräfte

p-Gleichung:

bremsende Reibungskraft gleich resultierende Kraft

Fres = FR

 

r- Gleichung:

Bei einer Vollbremsung: Gewichtskraft minus Normalrakft gleich 0 N

FG - FN = 0 N

 

Normalkraft

FN  = FG = m * g

 

Reibungskraft FR

FR = µG * FN = µG * m * g

 

Resultierende Kraft

Fres = FR = µG * m * g

 

Bremsweg sB

a = Fres / m = µG * g