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Mechanik |
| allgemeines |
Lehre von der Bewegung von Körpern und den dabei wirkenden Kräften. |
| Einteilung |
Kinematik |
Bewegung von Körpern in Raum und Zeit. |
| Dynamik |
Bewegungen von Körpern mit Masse in Raum und Zeit unter Einwirkung von Kräften |
Statik |
Kräfte im Gleichgewicht |
| Kinetik |
Kräfte nicht im Gleichgewicht. |
| Kraft |
Eine Kraft kann einen Körper beschleunigen oder verformen. |
Masse |
Kraft = Masse * Beschleunigung (Newton) |
Newtonsche Axiomen |
| Gravitation |
LIGO: Laser-Interferometer-Gravitationswellen-Observatorium |
| Bewegung |
Geschwindigkeit |
Translation |
Verkehr |
| Schwingungen |
Bei langen Seilen im Freien (Stromleitungen, Hängebrücken) kommt es zu mechanischen Oszillationen. |
Stockbridge-Schwingungstilger wirken besonders effizient gegen Schwingungen aufgrund der Aeroelastizität (3-150 Hz)
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| Pendel |
Wird ein Massekörper, der an einem Seil aufgehängt ist, bewegt, so gerät er in regelmäßige Schwingungen. |
| Energie |
Am tiefsten Punkt ist die Geschwindigkeit am höchsten. Am höchsten Punkt ist die potentielle Energie am größten. Die Summe aus kinetischer und potentieller Energie ist immer gleich. Die gesamte Energie des System besteht in kinetischer Energie. |
| mathematisches Pendel |
Pendelmodel ohne Reibung mit punktförmiger Pendelmasse. |
To = 2 π SQRT(l / g)
To: Schwingungsdauer
l: Pendellänge
g: Gravitationskonstante
Gilt nur für kleine aus Lenkwinkel. |
| physikalisches Pendel |
Berücksichtigt die reale Bauform. |
| Feder - Pendel |
Die Pendelmasse wird durch eine Feder hin und her bewegt. Vorteil: von der Gravitation unabhängig. |
| Rotation |
3 Achsen der Rotation
- Gieren
- Wanken/Rollen
- Nicken/Stampfen
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Trägheitsmoment: Widerstand eines starren Körpers gegenüber einer Änderung seiner Rotationsbewegung. Auch Drehmasse |
Präzession eines Kreisels
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ωp: Winkelgeschwindigkeit der Präzession
m: Masse des Kreisels
g: Gravitationskonstante
Is: Trägheitsmoment
r: Abstand zwischen Auflagepunkt und Schwerpunkt
ωp: Winkelgeschwindigkeit des Kreisels |
| Dehnung |
Kraft - Dehnungs - Diagramm von Naturfasern
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| Relativitätstheorie |
Erforderlich für die Mechanik sehr hoher Geschwindigkeiten oder sehr große Massen |
Die klassische Mechanik ist ein Spezialfall der Relativitätstheorie für kleine Massen, geringe Kräfte und Geschwindigkeiten.
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| Quantenmechanik |
Erforderlich für die Beschreibung der Mechanik sehr kleiner Teilchen (Atome, Moleküle, Elementarteilchen). |
Die klassische Mechanik ist ein Spezialfall der Quantenmechanik für zahlreiche Teilchen. |
| Strömung | Bernoulli - Effekt
(Bild aus Wikipedia) |
Schubspannungs-Flüssigkeit | Cw |
| Tribologie |
Reibungslehre |
Reibung, Verschleiß, Schmierung, Werkstoffauswahl, Oberflächenbeschichtung |
| Gase |
Winddruck |
Zur Berechnung von Windlasten im Bauwesen. |
WD = cp * ρ v2 / 2
WD: Winddruck in N/m2
cp: Druckbeiwert (dimensionslos)
v: Windgeschwindigkeit in m/s
ρ: Dichte der Luft in kg/m3 (1,204 kg/m3 bei 20 °C). |
w = A * WD
w = Windlast in N
A: angeströmte Fläche in m2 |
| Festkörper | Verformung |
Biegen, Pressen, Ziehen, Verwinden, Schmieden, Gießen |
Hooke'sches Gesetz |
Die elastische Verformung von Festkörpern ist proportional zur einwirkenden Kraft. |
| Flug |
ICBM |
Intercontinental ballistic misssile, Interkontinentalraketen |
| Quellen |
|
Teil von |
Physik |