energieformen m g h
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Ohne relative Bewegung Haften Haftreibung: Mechanik 3 FR F FR Dynamik Arbeit/Energie (Fortsetzung) Kraftgesetze Reibungszahl Reibungskraft (FR): FR FN F FR, max F FN Ist die Antriebskraft F größer als die maximale Haftreibungskraft FR,max, wird der Körper in Bewegung gesezt: F FR, max FN FR, max F Bewegung 1 Bei relativer Bewegung 2 Kraftgesetze Gleitreibung: Reibungskraft (FR): FR FN Reibungskraft relative Bewegung Reibungszahl FR FN stehende Fläche relative Bewegung FR Bewegung Bewegung ! FN 3 1 Luftwiderstand: nur qualitativ! (ohne Formel) Kein Wind Luftwiderstand relative Bewegung Wind!! „Luftwiderstand” relative Bewegung Reibung!! 5 Kraftgesetze Kräfte bei der Kreisbewegung Elektrische Wechselwirkung - Coulomb-Gesetz: q2 q1 F F F k Radialbeschleunigung (ar): q1 q2 r2 ar v2 r 2 r Radialkraft (Fr): Fr r v2 Fr m m r 2 r http://www.youtube.com/watch?v=GhGucWnyORU&feature=related 7 8 2 F1 Vektorielle Addierung von Kräften Zerlegung einer Kraft F1, F2, F3, … SF F F1, F2, F3, … F Zum Beispiel: schiefe Ebene F1 a FG SF F2 Hangantriebskraft 90° Normalkraft a 𝐹H = 𝐹G sin 𝛼 = 𝑚𝑔 sin 𝛼 𝐹N = 𝐹G cos 𝛼 = 𝑚𝑔 cos 𝛼 Druck Einführung zur Arbeit und Energie Auf welche Fläche ist die Kraftwirkung verteilt oder konzentriert? Druck (p): F p A „Arbeit = übertragene Energie” N 2 Pa (Pascal) m „Energie = gespeicherte Arbeit” Normaldruck = 101 kPa Weitere Maßeinheiten: 1 bar = 100 kPa 1 mmHg = 133 Pa 11 Eigentlich ist es egal, ob Energie oder Arbeit zuerst eingeführt wird! 3 Arbeit bei konstanter Kraft in Wegrichtung Arbeit (W): W F s Nm J F Arbeit bei konstanter Kraft nicht in Wegrichtung (Joule) Arbeit (W): Bewegung W F s cos a F a Bewegung s s Weitere Maßeinheiten: 1 cal = 4,19 J 1 eV = 1,6·10–19 J FR W = 0 !! 13 Arbeitsformen 14 Arbeit bei nicht konstanter Kraft 𝑠2 Hubarbeit: WHub mgh mgh0 falls h0 = 0: 𝑊= 𝑠 𝐹(𝑠)𝑑𝑠 𝑊= 𝑠1 WHub mgh 𝐹(𝑠)𝑑𝑠 𝑠0 F 1 2 1 2 W Beschleunigungsarbeit: WB mv 2 mv02 falls v0 = 0: oder WB s0 1 2 mv 2 s s 15 4 Arbeitsformen s Ursprüngliche Länge Ein Beispiel: Hubarbeit+Beschleunigungsarbeit? F Ds 15 cm 1 2 1 2 Spannarbeit: WSp Ds 2 Ds02 In einer Kontraktion: • 60 cm3 • 0,2 s W 0,1 J • 40 cm/s 1 2 falls s0 = 0: WSp Ds 2 Auch eine Art von potenzieller Energie. („Endkraft”: FE = Ds) +Spannarbeit? 17 18 Leistung Leistung (P): P W t Weitere Maßeinheit: 1 PS = 750 W Energie Arbeit ≡ „ übertragene Energie” J W (Watt) s Energie ≡ „gespeicherte Arbeit” Ein Beispiel: Energie (E): Fähigkeit eines Systems, • Potenzielle Energie Momentanleistung: 𝑃 =𝐹∙𝑣 P 0,1 W 19 oder Arbeit zu verrichten Lageenergie (Epot): Epot mgh • Kinetische Energie oder Bewegungsenergie (Ekin): Ekin • Elastische Energie oder Spannenergie (ESp): ESp 1 2 mv 2 1 2 Ds 2 20 5 Energieerhaltung Verallgemeinerung Energieerhaltungssatz: E i Epot Ekin ESp konstant , falls Reibung ausgeschlossen ist. Robert Mayer Weitere Energieformen: elektrische Energie, magnetische Energie, thermische Energie, ... Die wichtigsten Gesetze der Physik sind die Erhaltungssätze. 21 Theorie: Duden 2.2.3 (ohne Trägheitskräfte) 2.3 Rechenaufgaben: - Duden Seite 91-93 Aufgabe 4, 17-24 - Duden Seite 107-109 Aufgaben 2-18 - Aufgabenblatt 3 24 6
