Grundwissen 7 - am Hanns-Seidel
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Mechanik 1a Mechanik 1b r Mechanik 1c Die Geschwindigkeit v gibt an, Bei einer ungleichförmigen r welchen Streckenabschnitt ∆s Bewegung ändert sich die Geman in einer bestimmten Zeit- schwindigkeit des Körpers. spanne ∆t zurücklegt. Die Ursache für die Verformung eines Körpers oder dessen Bewegungsänderung (Geschwindigkeit und/oder Richtung) nennt r ∆s v= ∆t man Kraft F . [ v] = 1 ms od. [ v] = 1 km h Umrechung: m s ⋅3,6 km → bzw. h Eine Bewegung mig, wenn sie Geschwindigkeit km h :3,6 m → s heißt gleichförmit konstanter Beispiel: r v abläuft. m Mechanik s t 1d Zwei Kräfte, die an einem Körper angreifen, sind im Gleichgewicht, wenn sie gleich groß, aber entgegengerichtet sind und auf derselben Wirkungslinie angreifen. Gleichgewicht kein Gleichgewicht FG Wirkungslinie FG und FH FA Wirkungslinie FB Wirkungslinie FA FB m s2 ⇒ ∆v = 3, 0 ⋅ 2, 0s = 6, 0 Mechanik Zur vollständigen einer Kraft sind stimmungsstücke (Betrag), Richtung punkt. Beschreibung folgende Benötig: Größe und Angriffs- (Pfeilspitze) Angriffspunkt (Pfeilfußpunkt) m s 2a Wirkt auf einen Körper keine Kraft oder sind die angreifenden Kräfte im Gleichgewicht, so behält der Körper seinen Bewegungszustand bei. Das heißt: r Eine Kraft kann man daher durch einen Pfeil darstellen. Richtung a = 3, 0 s2 , ∆t = 2, 0s Für den Betrag gilt dann: v = FH r Die Beschleunigung a gibt an, wie groß die Geschwindigr keitsänderung ∆v in einem Zeitabschnitt ∆t ist. r r ∆v a= [ a ] = 1 sm2 ∆t trag e/Be Größ ) länge (Pfeil Mechanik 2b Die auf einen Körper wirkende r Kraft F ist das Produkt aus Masse m des Körpers und der ihm erteilten Beschleunigung r a. r r F = m⋅a [ F ] = 1 kgs2⋅m = 1N • war er in Ruhe, so bleibt er (Kraftgesetz von NEWTON) in Ruhe, Beispiel: • war er in Bewegung, so bewegt er sich mit gleicher Ge- m = 5, 0 kg , F = 10 N schwindigkeit und in glei10 N ⇒a= = 2, 0 sm2 cher Richtung weiter. 5, 0 kg (Trägheitssatz) Mechanik 2c Mechanik 2d Übt ein Körper A auf einen Dynamische r Körper B eine Kraft FA aus, so Krafteinheit: Definition Mechanik 3a der Die Masse m eines Körpers ist ortsunabhängig, d.h. überall im Universum gleich. übt B auf A eine gleichgroße, Eine Kraft von 1 Newton (1 N) r r entgegengerichtete Kraft FB beschleunigt einen ruhenden Seine Gewichtskraft FG hängt aus. Körper der Masse 1 kg rei- dagegen von der jeweiligen Fallr r r bungsfrei in einer Sekunde auf beschleunigung g ab. FA = − FB eine Geschwindigkeit von 1 ms . Für den Betrag gilt: FG = m ⋅ g (Wechselwirkungsgesetz von Man kann die Kraft auch über Beispiele: NEWTON) eine statische Wirkung festleg Erde ≈ 10 sm2 gen: Beispiel: A FB FA B Mechanik 3b Die Gravitation zwischen zwei Körpern beruht auf deren Massen. Alle Körper ziehen sich gegenseitig gleich stark an. Die Gravitationskräfte sind umso größer, je größer die Massen und je kleiner ihr Abstand ist. Die Gewichtskraft einer Masse von 100g entspricht auf der Erde ziemlich genau einer Mechanik 3c g Mond ≈ 1,6 sm2 Mechanik 3d Zwei (oder mehrere) in einem Jede Kraft lässt sich in mehrere Punkt angreifende Kräfte las- Teilkräfte (Komponenten) zersen sich durch eine resultie- legen. rende Kraft (Ersatz- oder Summenkraft) ersetzen. F2 Die Ersatzkraft erhält man F1 FG durch Addition der Kraftpfeir r r le. Fges = F1 + F2 Spezialfall: Die durch die Erde auf einen Körper ausgeübte Gravitationskraft nennt man Schwerkraft oder Erdanziehungskraft oder Gewichtskraft FG . g Deutschland = 9,81 sm2 Aufteilung der Gewichtskraft FG in zwei Seilkräfte F1 und F2 F1 Fges F2 verschiedene Fges F2 F1 und gleiche Wirkungslinien FH FN FG Schiefe Ebene zerlegt die Gewichtskraft FG in Hangabtriebskraft FH und Normalkraft FN Mechanik J Allgemeines J Man unterscheidet zwischen Als Abkürzung für Größen elastischer (rückgängiger) und verwendet man in Formeln plastischer (bleibender) Ver- physikalische Größenzeichen. formung. (Deren Anfangsbuchstaben sind häufig an die entsprechenden lateinischen oder englischen Die Federhärte D einer Spiral- Begriffe angelehnt.) feder ist der Quotient aus Kraft r Bsp: v für Geschwindigkeit F und Dehnungstrecke s : (lat. velocitas, engl. velocity). r m F N v=3 D= [ D] = 1 physikal. s physikal. s cm Einheit Größenzeichen Maßzahl Nur für elastische Verformung F Will man nur die Einheit angilt: D = = konst. s geben, so setzt man das eichen in eckige Klammern. (Gesetz von HOOKE) Elektrizitätslehre 4a Elektrizitätslehre 4b Alle Körper sind aus Atomen In der Atomhülle befinden sich bzw. Molekülen aufgebaut, wo- die negativ geladenen Elektrobei Moleküle aus zwei oder meh- nen. reren Atomen bestehen. Ein Körper heißt positiv (negativ) Jedes Atom besteht aus einem geladen, wenn auf ihm Elektropositiv geladenen Atomkern und nenmangel (Elektronenüberschuss) einer negativ geladenen Atom- vorliegt. hülle. Elektrischer Strom ist bewegte Der Atomkern enthält die positiv Ladung (Elektronen). geladenen Protonen und die elektrisch neutralen Neutronen. Elektrizitätslehre 4c Elektrischer Strom fließt nur bei einem geschlossenen Stromkreis. Ein einfacher Stromkreis besteht aus Stromquelle, Kabel, Schalter, „Verbraucher“(Lampe, Motor,...): Wirkungen des elektrischen Stroms: Leucht- (Neonröhre), Wärme- (Fön), chemische (Elektrolyse) magnetische Wirkung (Klingel) Elektrizitätslehre 4d Optik 5a Optik 5b Elektr. Stromstärke I gibt an, wie Licht breitet sich ungeheuer Wird das Licht vollständig in viele Elektronen pro Sekunde sich schnell, geradlinig im Raum eine bestimmte Richtung umdurch den Leiter bewegen. [I]=1A aus. Die Lichtgeschwindigkeit gelenkt, so spricht an von einer Elektr. Spannung U gibt an, wie beträgt ungefähr 300 000 000 m/s. gerichteten Reflexion. stark die Stromquelle den Strom Zum Zeichen der Lichtkegel Wird das Licht ungerichtet antreibt. [U]=1V verwendet man die Vorstel- reflektiert, so spricht man von Elektr. Widerstand R eines Bau- lung eines Lichtstrahls. diffuser Reflexion oder Streuteils gibt an, wie stark der Stromung. fluss in ihm behindert wird. Beleuchtete, undurchsichtige Objekte werfen Schatten. Man Bei der Reflexion gilt: [R]=1Ω unterscheidet Kernschatten Einfallswinkel = Reflexionswinkel Zwischen den elektrischen Gröund Halbschatten. ßen gilt folgender Zusammenhang: R= U I Spiegel Optik 5c Optik 5d Brechung Farben Beim Übergang von Luft (opt. dünn) in Wasser (opt. dicht) wird ein Lichtbündel zum Lot hingebrochen. Beim Übergang von Wasser nach Luft wird das Lichtbündel vom Lot weggebrochen. Man unterscheidet die additive und die subtraktive Farbmischung. Einfallslot Luft Wasser Die Grundfarben der additiven Farbmischung sind rot, grün und blau (RGB). Sie wird bei der Farberzeugung z.B. im Fernseher angewendet. Die Grundfarben der subraktiven Farbmischung sind cyan, magenta und gelb (CMYK). Sie wird bei der Farberzeugung z.B. im Malkasten angewendet.
