scheinkraefte__arbeit__ener - staff.uni

Christian Freese
Physik
3. Semester
18.11.02
2.2.3. Scheinkräfte
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Die Newtonischen Axione gelten nur in nicht beschleunigten Bezugssystemen
(=Inertialsystemen).
a ≠ 0 Newtonische Axione sind scheinbar verletzt!
Newtonische Axione gelten wieder, wennsog. Scheinkräfte eingeführt werden.
( in beschleunigten Systemen treten Scheinkräfte auf!)
Beispiel:
Kugeltrichte bei fahrendem Wagen (Versuch)
Folie Eisenbahnwagen S.35  FS = -m * a
Folie Rotierende Scheibe S. 36
Zentrifugalkraft = Fliehkraft (Scheinkraft in beschleunigten Bezugssystem,
wenn der Beobachter im System ist).
Beispiele für Scheinkraft:
1)
2)
Beschleunigte Eisenbahnwagen
rotierende Scheibe  Zentrifugalkraft
Den Eindruck einer vom Drehzentrum weggerichteten Kraft hat nur der mitbewegte
Beobachter!
Anwendungen:
Zentrifuge
 dichtere Teilchen werden nach außen gedrängt (
)
Abtrennen von Blutkörperchen und Plasma
Fett von Milch
Ultrazentrifuge ~ 20.000 U/sec (20.000 * 2π = ω)
Folie: Die Coriolis-Kraft
Kreuzprodukt: wieder
Vektor
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Christian Freese
Physik
3. Semester
Folie: Auswirkungen auf der Erde
2.2.4 Arbeit, Energie, Leistung
Es wird Arbeit verrichtet, wenn ein Körper entgegen eine wirkende Kraft bewegt wird.
Richtung der Kraft in Bezug auf den Weg spielt eine Rolle!
Symbol W = Work
allgemeine Definition:
Körper wird von Position s1 nach s2 bewegt.
FS = Tangentialkomponente (Projektion von F auf die Bahn s)
Spezielfall:
Wenn die Kraft FS konstant ist entlang eines Weges
Beispiel: Heben einer Masse m gegen eine Gewichtskraft (im Schwerefeld der Erde)
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Christian Freese
Physik
Beispiel: m= 1kg
3. Semester
g = 9,81 m/s²
W=m*g*h
Für W = 1 J  h = w/ m * g  h = 1 / 1* 9,81 s² / m *J = 0,102 m
1 kcal = 4,187 kJ
Beispiel: Vergleich Hub und schiefe Ebene
A:
W = FG * h = m*g*h
B:
Gewichtskraft ist nicht parallel zum Weg.
Hangabtriebskraft FH = m * g * sinα parallel zum Weg  FS =FH
Weg ? s = h/ sinα  sinα = h / s
W = FH * s = m * g * sinα * h / sinα = m * g * h ( = A:)
Beispiel: Spannen einer Feder
F = -D * x
W = - ½ * D * (∆x)²
Kraft ist entlang des Weges nicht konstant!
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Christian Freese
Physik
3. Semester
Energie:
Die Fähigkeit eines Systems Arbeit zu leisten, wird als Energie bezeichnet.
Energie = gespeicherte Arbeit
Es gibt verschiedene Formen von Energie:
a) Lageenergie (Potentielle Energie)
Körper ist aufgrund seiner Lage fähig Arbeit zu leisten.
1) E pot = 0 (Nullpunkt von potentiellen Energie frei wählbar)
2) E pot > 0 Epot = m * g * h (gespeicherte Arbeit)
gespannte Feder hat auch potentielle Energie Epot (Feder) = -1/2 * D (∆x)²
b) Bewegungsenergie (Kinetische Energie )
Ekin = ½ * m * v²
v = Geschwindigkeit des Körpers (v = 0  Ekin = 0)
Die verschiedenen Energieformen lassen sich ineinander umwandeln
Energiesatz der Mechanik:
Die gesamte Energie eines geschlossenen Systems bleibt erhalten.
Eges (Anfang) = Eges (Endzustand)
Eges = Epot + Ekin
allgemein: Eges = Epot + Ekin + U
U = Summe aller nicht mechanischer Energie (z.B. : Chemische Energie)
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