 | Basiswissen Mechanik |
Eine Kraft erkennt man an ihrer Wirkung. Sie kann Körper verformen und/oder ihren Bewegungszustand ändern.
Unter Änderung des Bewegungszustandes versteht man die Änderung des Betrages der Geschwindigkeit und / oder der Richtung der Geschwindigkeit
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Formelzeichen: F Einheit : [F] = 1N (Newton) 1 N entspricht der Gewichtskraft einer 100g Tafel Schokolade auf der Erde. Messgerät : Federkraftmesser
Die Wirkung einer Kraft ist von - ihrem Betrag - der Richtung - dem Angriffspunkt abhängig. Die Kraft F ist eine vektorielle- bzw. gerichtete Größe, d.h. dass die Wirkung der Kraft neben dem Betrag auch von der Richtung der wirkenden Kraft abhängt. |
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| Federkraftmesser | ||
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Addition von Kräften www.walter-fendt.de/ph11d/reskraft.htm |
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Die Newtonschen Axiome: 1. Das Wechselwirkungsgesetz: Kräfte treten nur paarweise auf. Jede Kraft F1 ruft eine gleichgroße Kraft F2 hervor. Dabei sind F1 und F2 betragsmäßig gleich groß, jedoch ist F1 der Kraft F2 entgegengerichtet. 2. Das Trägheitsgesetz: Ein Körper verharrt in Ruhe oder in gradlinig gleichförmiger Bewegung, solange keine Kraft auf ihn wirkt. |
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| F = m·a |
Die Kraft ist das Produkt aus der Masse und der auf diese Masse wirkenden Beschleunigung a. |
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| F = m·g | Die Gewichtskraft FG und die Masse sind am gleichen Ort proportional zueinander. | |
| FG ~ m Þ | FG / m = konstant. Die Konstante wird mit g (Fallbeschleunigung) bezeichnet. | |
| g | Der Wert von g beträgt auf der Erde ca. 10 m/s2 . | |
| 1 kg | Damit hat ein Körper der Masse 1 kg auf der Erde ein Gewicht von 10N | |
...in Arbeit...
| Arbeit |
Die mechanische Arbeit W ist das Produkt aus dem Betrag der Kraft F und dem Weg s längs dessen die Kraft wirkt.
W = F · s (F parallel s)
Formelzeichen: W
Einheit : [W] = 1 Nm (Newtonmeter) = 1J (Joule)
Hebst du eine Last der Gewichtskraft FG = 1 N um die die Höhe h = 1m so verrichtest du die Hubarbeit von 1 Nm.
Hubarbeit = Gewichtskraft * Hubhöhe W = FG · h
Arbeit ist eine Prozessgröße, sie wird verrichtet. Wird an einem Körper Arbeit verrichtet, so ändert sich seine Energie um den Betrag der an ihm verrichteten Arbeit.
| Energie - weiter zur Energie |
Energie ist eine Zustandsgröße.
Formelzeichen: W
Einheit : [W] = 1 Nm (Newtonmeter) = 1J (Joule)
Hast du eine Last der Gewichtskraft FG = 1 N um die die Höhe h = 1m gehoben, so hast du seine Lageenergie um 1 Nm erhöht.
| Leistung |
Leistung P ist der Quotient aus Arbeit W und Zeit t. P = W / t
Formelzeichen: P
Einheit : [P] = 1 Nm/s (Newtonmeter je Sekunde) = 1J/s = 1W (Watt)
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Kräftezerlegung |
... in Arbeit ...
1. Der Hebel Ein Hebel befindet sich im Gleichgewicht, wenn die Summe der linksdrehenden Drehmomente gleich der Summe der rechtsdrehenden Drehmomente ist. bzw.
KRAFT x KRAFTARM = LAST x LASTARM
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| F faszinierende Anwendung des Hebelgesetzes |
Dieses Bild wurde bei "www.uni-muenchen.de\didaktik..." geborgt. |
Auf der folgenden Internetseite findet ihr ein tolles Java Applet zum Hebel. Der Hebel hier ist interaktiv, ihr könnt die Massen selber verschieben.
www.walter-fendt.de/ph11d/hebel.htm
Die Längen der Hebelarme verhalten sich also umgekehrt wie die zugehörigen Kräfte.
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www.walter-fendt.de/ph11d/flaschezug.htm
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... in Arbeit ... |
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3. Geneigte Ebene |
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| 4. Keil |
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goldene Regel der Mechanik |
Für alle kraftumformenden Einrichtungen gilt:
„ARBEIT KANN MAN NICHT EINSPAREN“
Erforderliche Kräfte können verringert werden, dabei verlängert sich aber gleichzeitig die Wegstrecke. Das Produkt aus Weg mal Kraft bleibt konstant.
