Sexl Physik 5 RG, Schulbuch

Newton’sche Gesetze Das erste Newton’sche Gesetz entspricht dem von Galilei formulierten Trägheitssatz: 1. Newton’sches Gesetz Körper, auf die keine Kraft wirkt, bewegen sich geradlinig gleichförmig oder sind in Ruhe. Inertialsysteme sind Systeme, in denen das Trägheitsge- setz gilt. Ursache der Trägheit ist die Masse m . Einheit: Kilogramm kg Das zweite Newton’sche Gesetz Die Beschleunigung eines Körpers durch die Wirkung einer Kraft ist proportional zur Stärke der Kraft und umgekehrt proportional zur Masse des Körpers: 2. Newton’sches Gesetz Kraft = Masse mal Beschleunigung _ ‣ F = m · _ ‣ a Einheit: Newton (N) 1N = 1 kg · m · s –2 Das dritte Newton’sche Gesetz betrifft Wechselwirkungen: Übt der Körper A eine Kraft (actio) auf den Körper B aus, so übt gleichzeitig B auf A eine gleich große, aber entgegenge- setzt wirkende Kraft aus (reactio). _ ‣ F A ¥ B = – _ ‣ F B ¥ A Dichte = Masse/Volumen ρ = m / V Einheit: kg/m 3 Kräfte Kräfte sind Vektoren. Die Addition erfolgt nach den Geset- zen der Vektorrechnung. Das Gewicht (Schwerkraft) Das Gewicht ist die Schwerkraft, die ein Körper an der Erd- oberfläche erfährt. _ ‣ F = m · _ ‣ g ( m = Körpermasse, g = Fallbeschleunigung) Das Gewicht ist zum Erdmittelpunkt hin gerichtet. Die Federkraft _ ‣ F = – k · _ ‣ x ( k = Federkonstante, x = Federdehnung) Sie ist der Dehnung entgegengerichtet. Die Gravitation Massen ziehen einander an. Die Anziehungskraft ist propor- tional zu den einzelnen Massen und indirekt proportional zum Quadrat ihres Abstands. F = G · m 1 · m 2 / r 2 Den Proportionalitätsfaktor G bezeichnet man als Gravita- tionskonstante G = 6,67 · 10 ‒ 11 N · m 2 /kg 2 Die Reibungskraft F = f · F N ( f = Reibungszahl, F N = Normalkraft) Sie ist der Geschwindigkeit entgegengerichtet. Spezielle Bewegungsformen Wurfbewegungen Wurfbewegungen ergeben sich aus der Überlagerung von Trägheitsbewegungen und freiem Fall. (1) æ v (t) = æ v 0 + æ g · t (2) æ s (t) = æ v 0 · t + æ g · t 2 /2 Kreisbewegung Sie ist eine beschleunigte Bewegung, weil sich die Richtung des Geschwindigkeitsvektors verändert. Winkelgeschwindigkeit ω = Δ φ / Δ t Bahngeschwindigkeit v = ω · r (Betrag) bzw. æ v = æ ω × æ r Die Beschleunigung ist zum Kreismittelpunkt gerichtet und wird als Zentripetalbeschleunigung bezeichnet: Zentripetalbeschleunigung (Radialbeschleunigung) a Z = r · ω 2 = v 2 /r Zentripetalkraft (Radialkraft) F Z = m · r · ω 2 = m v 2 __ r Erste kosmische Geschwindigkeit: v 1 = 9 ____ G · M ____ R = 7,9 km/s Zweite kosmische Geschwindigkeit (Fluchtgeschwindigkeit) v 2 = 9 _____ 2 G · M _____ R = 11,2 km/s 1. Die Planeten bewegen sich auf Ellipsen, in deren einen Brennpunkt die Sonne steht. ( Erstes Kepler’sches Gesetz ) 2. Der von der Sonne zum Planeten gezogene Radiusvektor überstreicht in gleichen Zeiten gleiche Flächen. ( Zweites Ke- pler’sches Gesetz ) 3. Die Quadrate der Umlaufzeiten zweier Planeten verhalten sich wie die Kuben ihrer Bahnradien ( Drittes Kepler’sches Gesetz ): T 1 2 : T 2 2 = r 1 3 : r 2 3 Druck in Flüssigkeiten und Gasen Verteilt sich eine Kraft auf eine Fläche, so spricht man von Druck. Druck = Kraft/Fläche p = F / A Einheit Pascal (Pa) 1 Pa = 1N/m 2 Hydrostatischer Druck p = ρ · g · h Der Auftrieb F A entspricht dem Gewicht der verdrängten Flüssigkeit. F A = ρ Fl · g · V ρ Fl … Dichte der Flüssigkeit, V … Volumen der verdrängten Flüssigkeit 60 Zusammenfassende Übersicht MECHANIK 1 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv