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2.1 Geradlinige Bewegung
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Mechanik
Fragen in den letzten 10 Examen: 13
Die Mechanik ist der älteste Zweig der Physik. Das ist kein Zufall, denn in der Mechanik
geht es um „Handfestes“, um Zusammenhänge, die wir mit unseren Sinnen begreifen können. Darüber hinaus lassen sich viele Erkenntnisse aus der Mechanik auf andere Bereiche
der Physik übertragen. Dieses Kapitel soll dir
deshalb nicht nur beim Lösen der Physikumsfragen zur Mechanik helfen, sondern als nützliche Grundlage für alle Physikaufgaben dienen.
2.1
Geradlinige Bewegung
Physiker lieben idealisierte Modelle. Das Ziel
dabei ist es, so viele unwichtige Details wegzulassen, dass die wesentlichen Eigenschaften durch exakte Formeln beschrieben werden können. Ein Beispiel für ein idealisiertes
Modell ist die geradlinige Bewegung. Die Bewegung ist eindimensional, d. h. es gibt nur
„vorwärts“ und „rückwärts“.
In manchen Aufgaben zur Geschwindigkeit
sind nur die „Koordinaten“ des Start- und Zielpunkts angegeben, sodass du den Weg und/
oder die Zeit erst ausrechnen musst.
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Beispiel
Start bei 5 m und 5 s, Ziel bei 8 m und 20 s,
Weg = (8 – 5) m = 3 m, Zeit = (20 – 5) s = 15
s, Geschwindigkeit = (3 : 15) m/s = 0,2 m/s.
Die Geschwindigkeit v multipliziert mit der
Masse m eines Körpers heißt Impuls p:
p=m∙v
[p] = [m] ∙ [v] = kg ∙
m
s
Für ihn gilt der Impulserhaltungssatz: In einem
geschlossenen System bleibt die Summe der
Impulse gleich.
Der Impulserhaltungssatz ist übrigens die Ursache dafür, dass bei der PET zwei Gammaquanten entstehen (s. 8, S. 37).
2.1.1 Weg, Geschwindigkeit und Impuls
2.1.2 Beschleunigung
Die mittlere Geschwindigkeit v eines Körpers
(z. B. Fahrzeug, Gasmolekül, Wassertropfen) ist
der zurückgelegte Weg s geteilt durch die Zeit
t, die der Körper dafür benötigt hat:
s
v=
t
[s]
m
[v] =
=
s
[t]
Für die im Alltag gebräuchliche Einheit km/h
gilt: 1 m/s = 3,6 km/h.
Übrigens ...
Geschwindigkeit ist gleich
Weg durch Zeit gilt auch
für Schallwellen, Lichtwellen bzw. - teilchen oder
Elementarteilchen.
www.medi-learn.de
Bleibt die Geschwindigkeit während der Bewegung nicht konstant, wurde der Körper beschleunigt oder abgebremst (Bremsen = negative
­Beschleunigung). Die (mittlere) Beschleunigung ist die Geschwindigkeit(sänderung) v geteilt durch die Zeit t, die der Beschleunigungsvorgang dauert:
a=
v
t
[a] =
[v]
m
= 2
s
[t]
Ist anstelle der Zeit t die Strecke s gegeben,
auf der ein Körper gleichmäßig beschleunigt
wird, kannst du die Beschleunigung mit einem Umweg über die mittlere Geschwindigkeit ausrechnen.
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