2. Dynamik
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2. Dynamik Brückenkurs Physik SS11 2. Dynamik •Newtons Axiome –1.Newtonsches Axiom (Trägheitsgesetz) –2.Newtonsches Axiom (dynamisches Grundgesetz) –3.Newtonsches Axiom (actio=reactio) •Kräfte –Gewichtskraft –Reibungskräfte –Federkraft (Hookesches Gesetz) SS11, BECKER, Physik 2 2. Dynamik Dynamik ist die Lehre von Kräften als Ursache der Änderung von Bewegungszuständen. SS11, BECKER, Physik 3 2. Dynamik Ändert ein Körper seinen Bewegungszustand muss eine äußere Ursache dafür vorliegen. Ursache für die Änderung eines Bewegungszustandes wird Kraft genannt. Kräfte können (bewegliche) Körper beschleunigen oder (unbewegliche) Körper verformen. SS11, BECKER, Physik 4 2. Dynamik Isaac Newton (1643 bis 1727) Englischer Physiker und Mathematiker • Begründer der klassischen Physik • Formulierung einer geschlossenen und mathematisch exakten Theorie der Mechanik. SS11, BECKER, Physik 5 2. Dynamik 1. Newtonsches Axiom (Trägheitsgesetz) Ohne äußere Beeinflussung verharrt ein Körper im Zustand der Ruhe oder der geradlinigen gleichförmigen Bewegung. SS11, BECKER, Physik 6 2. Dynamik 2. Newtonsches Axiom (dynamisches Grundgesetz) Wenn eine Kraft F auf einen Körper mit der Masse m wirkt, beschleunigt sie ihn mit a. Es gilt F = m⋅a SS11, BECKER, Physik 7 2. Dynamik, 3. Newtonsches Axiom 3. Newtonsches Axiom (actio=reactio) Reaktionsprinzip: Kräfte treten immer paarweise auf, jede Kraft besitzt eine Gegenkraft, die gleich groß aber entgegengerichtet ist. Die Angriffspunkte liegen in verschiedenen Körpern. SS11, BECKER, Physik 8 2. Dynamik Definition: Die Kraft F = 1N (Newton) ist die Kraft, die einem Körper der Masse 1kg die Beschleunigung 1m/s² erteilt. m 1N=1 kg s² SS11, BECKER, Physik 9 2. Dynamik Greifen an einem Körper mehrere Kräfte an, so ergibt sich die resultierende Kraft durch vektorielle Addition. Kräftegleichgewicht N Fres = ∑ Fi = 0 i =1 Allgemein: N Fres = ∑ Fi = m ⋅ a i =1 SS11, BECKER, Physik 10 2. Dynamik, Gewichtskraft FG Auf jeden Körper übt die Erde eine Anziehungskraft aus, die Gewichtskraft FG. Sie ist proportional zur Masse. FG = m ⋅ g SS11, BECKER, Physik 11 2. Dynamik, Normalkraft FN Normalkraft FN wirkt senkrecht zur Kontaktfläche. („normal“ = senkrecht dazu) FN FN Fg FN = −FG Fg SS11, BECKER, Physik 12 2. Dynamik, Reibungskraft FR Reibungskraft wirkt der Zugkraft entgegen. SS11, BECKER, Physik 13 2. Dynamik, Reibungskraft FR Reibungskräfte werden unterschieden zwischen •Reibung der Ruhe (Haftreibung) •Reibung der Bewegung (Gleitreibung) FRist unabhängig von der Größe der Auflagefläche und proportional zur Normalkraft. SS11, BECKER, Physik 14 2. Dynamik, Reibungskraft FR FR´hat bis zu einem maximal Haftreibungskraft möglichen Wert F´Rmax den gleichen Betrag wie die Zugkraft. FN F´Rmax =µ´ ⋅ FN F´R FZ FG µ´=Haftreibungskoeffizient SS11, BECKER, Physik 15 2. Dynamik, Reibungskraft FR Die Gleitreibungskraft FR wirkt nur während des Gleitens und ist der zur Oberfläche parallelen Zugkraft entgegen gerichtet. v=const FN Es gilt: FR =µ ⋅ FN FR µ=Gleitreibungskoeffizient FZ FG Bei gleicher Kontaktfläche gilt Gleitreibung < Haftreibung bzw. µ<µ´ SS11, BECKER, Physik 16 2. Dynamik, Federkraft Längenänderung s ist der Kraft F proportional (s ~ F) Hookesche Gesetz FS = −D ⋅ s D = Federkonstante Kraftmesser sind geeichte Federwaagen SS11, BECKER, Physik 17
