1. Bewegungen |
|||||
1.1 Gleichförmige Bewegung | Die Bewegungsgleichungen der gleichförmigen Bewegung lauten: s(t) = vt; v(t) = const. | Fahrbahn | Überlagerung |
Die Überlagerung von Geschwindigkeiten erfolgt vektoriell. |
|
1.2 Beschleunigung | Definition: Beschleunigung ist die Geschwindigkeitsänderung pro Zeiteinheit: a = delta v / delta t. Die Bewegungsgleichungen der gleichmäßig beschleunigten Bewegung lauten: s(t) = ½at²; v(t) = at; a = const. Bemerkung: In den Gleichungen kommen 4 Variable vor, von denen man jeweils zwei kennen muss, um die anderen beiden auszurechnen. Das ergibt 6 Kombinationsmöglichkeiten. Es macht keinen Sinn, diese 12 Formeln auswendig zu lernen - es genügen die Bewegungsgleichungen, aus denen man ja alles herleiten kann. |
||||
1.3 Bremsvorgänge | Beim Bremsen ist v2 < v1, die Differenz - und damit die 'Beschleunigung' - also negativ. Beim Rechnen genügt es i.A. mit den Beträgen zu rechnen. |
||||
1.4 Grundgleichung | F = ma verbindet die Ursache (F) einer Bewegungsänderung mit der Wirkung (a). Daraus ergibt sich: 1 N = 1 kgm/s² | An der Fahrbahn stellten wir fest: F~a und F~m. |
|||
1.5 Freier Fall | Ein Fall heißt 'frei', wenn er ausschließlich unter dem Einfluss der Gravitation stattfindet. | luftleere Fallröhre | Luftwiderstand wird vernachlässigt | ||
Ergebnis der Experimente: Der freie Fall ist eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung mit der Beschleunigung g =9,81 m/s².
Bewegungsgleichungen des freien Falls: s(t) = ½gt²; v(t) = gt; g = const. Die Bemerkung zur gleichmäßig beschleunigten Bewegung gilt hier immer noch. Lösungen des Aufgabenblattes Nicht gefragte Zwischenergebnisse berechnen kostet Zeit, ist eine zusätzliche Fehlerquelle und die Ursache für Rundungsfehler. Man formt die Gleichung für die gesuchte Größe solange um, bis auf der rechten Seite alle Variablen bekannt sind - dann setzt man erst die Werte ein! |
Fallexperimente Fallzeitmessungen für verschiedene Fallhöhen |
||||
2. Kräfte |
Kräfte können einen Körper verformen oder seinen Bewegungszustand ändern. |
||||
2.1 Gleichgewicht | Greifen an einem Körper zwei gleich große Kräfte in entgegengesetzten Richtungen an, heben sie sich gegenseitig auf. Das gleiche gilt, wenn die (vektorielle) Summe mehrerer Kräfte den Nullvektor ergibt. |
3 Kraftmesser an einem Ring |
|||
2.2 Trägheitsgesetz | Ein Körper ändert seinen Bewegungszustand nur dann, wenn die Summe der angreifenden Kräfte (die Resultierende) nicht Null ergibt. | GFS und Film über Bewegung im Weltraum |
Crashtests | ||
2.3 Wechselwirkungsgesetz | actio = - reactio: Wirkt ein Körper A mit einer Kraft auf einen Körper B, so wirkt B mit der gleich großen - aber entgegengesetzt gerichteten - Kraft auf A. |
Rückstoß | laufen, fliegen, schwimmen, Raketenantrieb | ||
2.4 Reibung | Ursache der Reibung ist die "Verzahnung" unebener Oberflächen. Solange ein Körper, an dem eine Kraft angreift, in Ruhe ist, wirkt die Haftreibung in gleicher Größe entgegengesetzt. Bei einem bewegten Körper wirkt die Gleitreibung der Bewegungsrichtung entgegen. Die Größe der Reibungskraft hängt ab von der Beschaffenheit der Oberflächen und von der Kraft mit der der Körper auf die Unterlage wirkt. In der Ebene gilt: R = f*G, worin f der Reibungskoeffizient, ein materialabhängiger Faktor, ist (R = Reibungskraft, G = Gewichtskraft). |
Haftreibung < Gleitreibung | |||
2.5 Kräfte am Hang | Die Gewichtskraft wirkt nicht in die Richtung, in der eine Bewegung nur möglich ist. Also muss sie zerlegt werden in eine hangparallele 'Hangabtriebskraft' und die dazu orthogonale 'Normalkraft', die keinen direkten Einfluss auf die Bewegung hat. Es gilt: H = G · sin α und N = G · cos α. Beispiele für schiefe Ebenen Kräfteaddition und -zerlegung Lösungen der Arbeitsblätter |
Modell einer schiefen Ebene | Kräfteaddition und -zerlegung kommen auch in anderen Anwendungsgebieten vor, z.B. Koffertragen, Straßenlaternen, ... | Neugierige Menschen wollen nicht nur wissen, wie etwas ist, sondern warum es so ist - sie suchen Begründungen. Das ist nicht auf Naturwissenschaften beschränkt! | |
3. Würfe | |||||
4. Erhaltungssätze |
|||||
4.1 Energieerhaltung |
| ||||
4.1.1 Energieträger |
Was umgangssprachlich 'Energieumwandlung von einer Form in eine andere' heißt, ist die Umladung von einem Träger auf einen anderen. Energie wird in der Einheit Joule gemessen und mit dem Formelbuchstaben E oder W bezeichnet. 1J ist diejenige Energie, die umgeladen wird, wenn die Kraft 1N längs des Weges 1m wirkt: 1J = 1Nm. Messvorschrift: E = Fs (wobei F die Richtung von s hat). Während des Umladens fließt Energie von einem Träger auf einen anderen. Die Energiestromstärke, also der Quotient aus Energie und Zeit, wird auch Leistung genannt. Ihr Formelzeichen ist P und die SI-Einheit ist 1J/s = 1W. |
* In einer Lampe wird Energie von fließender elektrischer Ladung auf Wärme und Licht umgeladen. * Im Automotor wird Energie vom Benzin auf Wärme und Bewegung umgeladen. |
|||
4.1.2 Potenzielle Energie |
Aus E=Fs folgt im Gravitationsfeld der Erde: E=mgh. |
||||
|
|||||
ZURÜCK geht es mit dem "Zurück"-Symbol deines Browsers (oder [ALT]+[Linkspfeil])!