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Übersicht Kräfte Energien Bewegung Physik: Beschreibung der unbelebten Natur Mathematische Formulierung der Gesetzmäßigkeiten (Theorie) Überprüfung der theoretischen Vorhersagen durch Experimente Überprüfe bei allen berechneten Größen, ob sie die richtige Dimension haben. Basisgrößen Basiseinheit Länge Zeit Masse Temperatur Elektrische Stromstärke Lichtstärke Stoffmenge Meter (m) Sekunden (s) Kilogramm (kg) Kelvin (K) Ampere (A) Candela (cd) Mol (mol) Kräfte Energien Kapitel 3: Klassische Mechanik Kinematik Bewegung Kinematik: Lehre von der Bewegung im Raum ohne Einwirken von äußeren Kräften (mit Kräften: Dynamik) d.h. wie komme ich von A nach B? 2 Kapitel 3: Klassische Mechanik Wiederholung: Vektoren Kräfte Energien Bewegung Kartesisches Koordinatensystem Einheitsvektoren Vektoren allgemein: A: (x1, y1, z1) B: (x2, y2, z2) 3 Kapitel 3: Klassische Mechanik Kinematik Geschwindigkeit ist mittlere Geschwindigkeit ortsabhängig 2 1 0 0 1 2 3 t Kapitel 3: Klassische Mechanik Kinematik Geschwindigkeit ist Momentangeschwindigkeit ortsabhängig 2 1 . 0 0 1 2 3 t Kapitel 3: Klassische Mechanik Kinematik Geschwindigkeit ist Momentangeschwindigkeit ortsabhängig Tangente am Punkt 2 1 0 0 1 2 . 3 t Kapitel 3: Klassische Mechanik Kinematik mittlere Geschwindigkeit Momentangeschwindigkeit im Zeitinterval [t1,t2] zum Zeitpunkt t1: . Oft läßt man in Rechungen die Vektoren weg . Kapitel 3: Klassische Mechanik Kinematik Geschwindigkeit in 3-Dimensionen Momentangeschwindigkeit Zeit 8 Kapitel 3: Klassische Mechanik Kinematik Luftkissenbahn: geradlinige gleichförmige Bewegung 0 0 s0 s0 s1 s s1 1. Newtonsches Axiom: Ein Körper verharrt im Zustand der Ruhe oder der gleichförmigen geradlinigen Bewegung, solange keine Kraft auf ihn einwirkt. 9 Kapitel 3: Klassische Mechanik Kinematik, gleichförmige Bewegung (1. Newtonsches Axiom) 0 s0 s1 v1 > 0 0 s0 s1 s s: Strecke v1: Geschwindigkeit s0: Ort zum Zeitpunkt t0 in der Regel: Beginn der Zeitmessung s1: Ort zum Zeitpunkt t1 s s1 in der Regel: Ende der Zeitmessung s1 = s0 + v1t s0 0 t1 v 0 v1 = const. > 0 0 t1 v1 = v0, da v1 = const! Kapitel 3: Klassische Mechanik Freier Fall Magnet Stahlkugel s0 = 0, v0 = 0 Erdanziehung bewirkt, dass die Kugel fällt g = 9.81 m/s2 g: Erdbeschleunigung 11 Kapitel 3: Klassische Mechanik Freier Fall Magnet Stahlkugel s0 = 0, v0 = 0 g = 9.81 m/s2 g: Erdbeschleunigung Fallzeit für die Strecke h: 12 Kapitel 3: Klassische Mechanik Freier Fall s0 = 0 v0 = 0 Fallzeit für die Strecke s: Magnet Stahlkugel Zeit (ms) 400 300 200 100 0 0 20 40 60 80 100 Strecke (cm) 13 Kapitel 3: Klassische Mechanik Freier Fall Magnet Stahlkugel s0 = 0, v0 = 0 Zeit (ms) 400 300 200 100 0 0 20 40 60 80 100 Strecke (cm) 14
