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bulletBasiswissen Mechanik

die Kraft F

Eine Kraft erkennt man an ihrer Wirkung. Sie kann Körper verformen und/oder ihren Bewegungszustand ändern.

Unter Änderung des Bewegungszustandes versteht man die Änderung des Betrages der Geschwindigkeit und / oder der Richtung der Geschwindigkeit

Formelzeichen: F

Einheit : [F] = 1N  (Newton)

1 N  entspricht  der Gewichtskraft einer 100g Tafel Schokolade auf der Erde.

Messgerät : Federkraftmesser

 

Die Wirkung einer Kraft ist von          - ihrem Betrag

                                                           - der Richtung

                                                           - dem Angriffspunkt abhängig.

Die Kraft F ist eine vektorielle- bzw. gerichtete Größe, d.h. dass die Wirkung der Kraft neben dem Betrag auch von der Richtung der wirkenden Kraft abhängt.

  Federkraftmesser

Addition von Kräften           www.walter-fendt.de/ph11d/reskraft.htm

 
Die Newtonschen Axiome: 

1. Das Wechselwirkungsgesetz:     

Kräfte treten nur paarweise auf. Jede Kraft F1 ruft eine gleichgroße Kraft F2 hervor. Dabei sind F1 und F2 betragsmäßig gleich groß, jedoch ist F1 der Kraft F2 entgegengerichtet.

 2. Das Trägheitsgesetz:

Ein Körper verharrt in Ruhe oder in gradlinig gleichförmiger Bewegung, solange keine Kraft auf ihn wirkt.

 3. Das Newtonsche Grundgesetz:

 
F = m·a 

Die Kraft ist das Produkt aus der Masse und der auf diese Masse wirkenden Beschleunigung a.

F = m·g Die Gewichtskraft FG und die Masse sind am gleichen Ort proportional zueinander.
FG ~ m  Þ  FG / m = konstant. Die Konstante wird mit g (Fallbeschleunigung) bezeichnet.
 g Der Wert von g beträgt auf der Erde ca. 10 m/s2 .
1 kg   Damit hat ein Körper der Masse 1 kg auf der Erde ein Gewicht von 10N

 

Das HOOKsche Gesetz

...in Arbeit...

 

bulletArbeit

 Die mechanische Arbeit W ist das Produkt aus dem Betrag der Kraft F und dem Weg s längs dessen die Kraft wirkt.

W = F · s         (F parallel s)

            Formelzeichen: W

Einheit : [W] = 1 Nm  (Newtonmeter)            =          1J  (Joule)

           

Hebst du eine Last der Gewichtskraft FG = 1 N  um die die Höhe h = 1m so verrichtest du die Hubarbeit von 1 Nm.

Hubarbeit = Gewichtskraft * Hubhöhe                W = FG · h

Arbeit ist eine Prozessgröße, sie wird verrichtet. Wird an einem Körper Arbeit verrichtet, so ändert sich seine Energie um den Betrag der an ihm verrichteten Arbeit.

 

bullet Energie  -  weiter zur Energie

Energie ist eine Zustandsgröße.

Formelzeichen: W

Einheit : [W] = 1 Nm  (Newtonmeter)            =          1J  (Joule)

Hast du eine Last der Gewichtskraft FG = 1 N  um die die Höhe h = 1m gehoben, so hast du seine Lageenergie um 1 Nm erhöht.

 

 

bullet Leistung

Leistung P ist der Quotient aus  Arbeit W und  Zeit t.          P = W / t

Formelzeichen: P

Einheit : [P] = 1 Nm/s  (Newtonmeter je Sekunde)   = 1J/s  = 1W   (Watt)

 

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Kräftezerlegung

... in Arbeit ...

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Kraftumformende Einrichtungen

1. Der Hebel

Ein Hebel befindet sich im Gleichgewicht, wenn die Summe der linksdrehenden Drehmomente gleich der Summe der rechtsdrehenden Drehmomente ist. bzw.  

 

KRAFT x  KRAFTARM   =   LAST  x  LASTARM

 

F faszinierende Anwendung des Hebelgesetzes

Dieses Bild wurde bei "www.uni-muenchen.de\didaktik..."  geborgt.

Auf der folgenden Internetseite findet ihr ein tolles Java Applet zum HebelDer Hebel hier ist interaktiv, ihr könnt die Massen selber verschieben.

www.walter-fendt.de/ph11d/hebel.htm

                 Die Längen der Hebelarme verhalten sich also umgekehrt wie die zugehörigen Kräfte.

 

2. Rolle und Flaschenzug

www.walter-fendt.de/ph11d/flaschezug.htm

 

... in Arbeit ...

3. Geneigte Ebene

www.walter-fendt.de/ph11d/schiefeebene.htm

4. Keil

 

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goldene Regel der Mechanik

 Für alle kraftumformenden Einrichtungen gilt:         

 „ARBEIT KANN MAN NICHT EINSPAREN“

Erforderliche Kräfte können verringert werden, dabei verlängert sich aber gleichzeitig die Wegstrecke. Das Produkt aus Weg mal Kraft bleibt konstant.

 

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