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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) |
| 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. |
| 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 |
Teil von |
Physik |
| Quellen |
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