Physik Sexl 6 RG, Schulbuch

In den vorigen Kapiteln wurde die Bewegungslehre dadurch vereinfacht, dass wir meist stillschweigend die Ausdehnung der bewegten Körper vernachlässigten. Die Abmessungen eines PKW spielen keine Rolle, wenn aus der Bremsverzögerung der Bremsweg abgeschätzt wird. In solchen Fällen können wir die beteiligten Körper als Punkte auffassen, die zwar keine Ausdehnung, aber doch eine Masse besitzen. Diese idealisierten Körper werden oft als Massenpunkte bezeichnet. In Anwendungen bei Maschinen, im Sport und auf anderen Gebieten müssen auch Ausdehnung und Gestalt der Körper berücksichtigt werden. Kräfte bewirken Be- wegungsänderung und Verformung von Körpern. Wenn man Verformungen vernachlässigen kann, ist das Modell des starren Kör- pers eine zweckmäßige Vereinfachung der realen Objekte. Unter einem starren Körper versteht man ein Gebilde, dessen Ausdehnung und Gestalt durch Kräfte nicht verändert werden. Ein starrer Körper kann sich auf unterschiedliche Art bewegen: − Man spricht von Translation , wenn sich alle Teile (Atome) des Körpers, z. B. beim schiefen Wurf, parallel bewegen. − Man spricht von Rotation , wenn alle Teile des Körpers auf Kreisbahnen um eine gemeinsame Drehachse laufen – der Körper dreht sich. Die Drehachse kann wie beim Rad eine materielle Achse sein oder – etwa bei einer geworfenen Frisbee- scheibe – eine gedachte Achse. Beliebige Bewegungen lassen sich aus Translation und Rotation zusammensetzen ( 16.2 ). Wir können uns starre Körper aus vielen, starr mit einander verbunde- nen Massenpunkten zusammengesetzt denken. Die Bewegungsgleichungen der Rotation lassen sich daher aus den Grundgleichungen der Mechanik von Massen- punkten gewinnen. In diesem Kapitel werden wir mit den bisher erarbeiteten Be- griffen Kraft, Impuls, Energie jene Begriffe definieren, die zur Beschreibung von Drehbewegungen besonders geeignet sind. 2.1 Die Rotationsbewegung starrer Körper Rotierende Körper sind auf allen Größenskalen vertreten: Sonne und Erde rotieren um gedachte Achsen durch ihren Schwerpunkt, Räder und Wellen drehen sich in Maschinen um materielle Achsen ( 16.3 ). Kreisbewegungen haben wir bereits auf Seite 47 kennen gelernt, wir können nun einige Begriffe für die Rotation von starren Körpern übernehmen. 2 Drehimpuls In diesem Kapitel erfährst du, − von Hebeln und anderen ausgedehnten Körpern, − wie man Drehungen von Körpern beschreibt, − wie Kräfte Drehmomente ergeben, − was der Drehimpuls ist, − wann der Drehimpuls eine Erhaltungsgröße ist. 16.3 Wiener Riesenrad. Alle Teile des Rades drehen sich auf konzentrischen Kreisen um die Achse des Riesenrades. Stimmt dies auch für die Kabinen? 16.2 Salto vorwärts: Die Bewegung setzt sich zusammen aus einer Wurfparabel (Bahn des Schwerpunkts) und einer Drehung um den Schwerpunkt. Die Lage des Schwerpunkts (rot markiert) hängt von der Körperhaltung ab. 16.1 Die Diskusscheibe ist ein starrer Körper, der gleichzeitig eine Translations- und eine Rotationsbewegung ausführt. ? Wie gelingen weite Würfe? 16 MECHANIK 2 Nur zu Prüfz ecken – Eigentum des Verlags öbv