Mechanik – Einstieg Supporting tagline
Überblick
Dichte
Die Dichte ergibt sich aus dem Quotienten von Gewicht und Volumen:
- Einheiten: kg/dm³
- Der Formelbuchstabe der Dichte wird “roh” ausgesprochen.
Die Dichte kann ermittelt werden, indem ein Körper in Wasser getaucht und das Volumen des verdrängten Wassers ermittelt.
Der Stoff kann mittels einer Tabelle mit Dichtewerten bestimmt werden.
Die Dichte errechnet sich aus der Masse und dem Volumen eines Körpers:
- Volumen
- Füllmenge eines Körpers.
- Einheit: dm³
- Masse
- Gewicht einers Körpers – abhängig von der Schwerkraft.
- Einheit: kg
- Gewichtskraft (aka. Gewicht)
- Gewicht eines Körpers – abhängig von der Schwerkraft.
- Einheit kg
Physikalische Größen
Physikalischen werden in Skalare und Vektoren eingeteilt:
- Skalare
- Skalaren sind nicht gerichtet.
- Vektoren
- Vektoren sind gerichtet.
Vektoren werden durch einen Pfeil über dem Formelzeichen gekennzeichnet:
Kraft
Eine Kraft hat immer eine Richtung; ist daher ein Vektor.
- Einheit: Newton (N)
Addition und Subtraktion
Zwei Vektoren können zeichnerisch
- addiert werden, indem man die Pfeile in ein Parallelogramm eingezeichnet werden. Alternativ kann eine Kraft- und Seileck verwendet werden.
- subrtrahiert werden indem man sie zerlegt.
Arbeit
Die Definition von Arbeit ist bereits bekannt:
- Arbeit
- Kraft und Arbeit sind gleichgerichtet.
Ähnlich zur Arbeit ist der Drehmoment. Dieser ist als Spezialisierung der Arbeit für Hebel zu verstehen; Kraft und Arbeit sind hier nicht gleichgerichtet.
- Hubarbeit
- Arbeit die aufzuwenden ist, um einen Gegenstand zu heben.
Für nicht geradlinige Bewegungen gilt der Drehmoment:
- Drehmoment
- Entspricht der Arbeit – gilt nur für Drehbewegungen.
- Voraussetzung: Kraft und Kraftarm stehen senkrecht aufeinander.
Hookesche Gesetz
Eine Schraubenfeder verlängert sich proportional zur Gewichtskraft.
Der entsprechende Proportionalitätsfaktor ist die Federkonstante D:
- Einheiten: N/m
Die Rückstellkraft, gibt der Feder ihre Elastizität.
Hebelgesetz
Kraft * Kraftarm = Last * Lastarm
- Hebel
- Es werden zwei Arten von Hebeln, die abhängig von ihrem Drehpunkt danke für
unterschieden werden:
- einarmige Hebel
- zweiarmige Hebel
Maschinen
- Maschine
- Beeinflusst die Kraft. (Betrag, Richtung)
Folgende Maschinen, aus Rollen und Seilen bestehend, werden verwendet um die Hubarbeit zu reduzieren.
Im folgenden werden die Formeln aufgelistet die verwendet werden um zu berechnen welche Kraft aufgewendet werden muss um eine Gewichtskraft im Gleichgewicht zu halten. Um den Gegenstand anzuheben ist eine größere Kraft aufzuwenden.
- feste Rolle
- Die aufzuwendende Kraft ist gleich der Gewichtskraft. Die Hubkraft wird nur
umgekehrt.
- lose Rolle
- Die aufzuwendende Kraft ist nur halb so groß wie die Gewichtskraft.
- Flaschenzug
- Die aufzuwendene Kraft reduziert sich um den Quotienten n, der der Anzahl
Rollen (nicht Flaschen!) entspricht.
- Differenzialflaschenzug
- Besteht aus zwei Rollen; einer größeren und einer kleineren Rollen.
Schiefe Ebene
- H Hangabtriebskraft
- N Normalkraft
- G Gewichtskraft (Resultiert aus H und N.)
- h Höhe der schiefen Ebene
- l Länge der schiefen Ebene
- a horizontale Länge (Weg)
Gewichtskraft der schiefen Ebene:
Steigung:
Reibung
Bewegen sich zwei Körper gegeneinander, ensteht Reibung. Dabei entstehen unterschiedliche Arten von Reibung, es werden unterschieden:
- Gleitreibung
- Tritt auf wenn zwei Körper gegeneinander bewegt werden. Unabhängig der Größe ihrer Flächen bleibt die Reibung gleich.
- Haftreibung
- Tritt auf wenn ein Körper in Bewegung gesetzt wird. Ein Widerstand der überwindet werden muss, wenn ein Körper aus der Ruhe heraus bewegt wird.
- Rollreibung
- Sowohl die Gleitreibung wie auch die Haftreibung können durch Rollen reduziert werden. Die wesentlich geringere Reibung, die jetzt durch die Rollen verursacht wird, bezeichnet man als Rollreibung.
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