Kapitel Mechanik

Mechanik … 13

M1. Kinematik … 13

M1.1 Grundbegriffe … 13

M1.1.1 Einheiten für Länge und Zeit … 13

M1.1.2 Der Begriff der Bewegung … 14

M1.1.3 Das Modell des Massenpunktes … 15

M1.1.4 Bewegungsarten … 16

M1.2 Kinematik der Translation … 18

M1.2.1 Die gleichförmige geradlinige Bewegung … 18

M1.2.2 Die ungleichförmige Bewegung … 23

M1.2.3 Zusammengesetzte Bewegungen … 29

M1.3 Kinematik der Rotation … 33

M1.3.1 Die Drehgrößen … 33

M1.3.2 Die Drehbewegung … 36

M1.4 Kinematik der Kreisbewegung … 37

M2. Dynamik … 39

M2.1 Kraft und Translation … 39

M2.1.1 Die Newtonsche Axiome … 39

M2.1.2 Gewicht und Kraftmessung … 44

M2.1.3 Zusammensetzen und Zerlegen von Kräften … 46

M2.1.4 Reibung fester Körper … 49

M2.2 Arbeit und Energie … 52

M2.2.1 Begriffsbildungen … 52

M2.2.2 Arbeits- und Energieformen … 54

M2.2.3 Energieerhaltung … 58

M2.2.4 Leistung und Wirkunggrad … 63

M2.3 Impuls und Stoß … 65

M2.3.1 Grundbegriffe … 65

M2.3.2 Stoßvorgänge … 67

M2.4 Dynamik der Rotation … 71

M2.4.1 Drehmoment und Kräftepaar … 71

M2.4.2 Dynamisches Grundgesetz der Rotation … 73

M2.4.3 Arbeit, Energie und Leistung … 74

M2.4.4 Drehimpuls … 75

M2.5 Statik des starren Körpers … 78

M2.6 Dynamik der Kreisbewegung … 80

M2.7 Planetenbewegung und Gravitation … 82

M2.7.1 Die Planetenbewegung … 82

M2.7.2 Die Gravitation … 83

M2.7.3 Das Sonnensystem … 85

M3. Mechanische Eigenschaften von Festkörpern … 88

M3.1. Innere Struktur der Festkörper … 88

M3.2. Auswirkungen äußerer Kräfte auf die innere Struktur … 89

M3.3 Beanspruchungsarten bei elastischer Verformung … 91

M3.4 Abweichungen vom Hookschen Gesetz … 92

M4. Mechanische Eigenschaften von Flüssigkeiten und Gasen … 94

M4.1 Allgemeine Eigenschaften von Flüssigkeiten und Gasen … 94

M4.2 Verhalten ruhender Flüssigkeiten (Hydrostatik) … 96

M4.2.1 Druckarten … 96

M4.2.2 Druckausbreitung … 97

M4.2.3 Druckmessung … 99

M4.2.4 Verbundene Gefäße … 100

M4.2.5 Der hydrostatische Auftrieb … 100

M4.2.6 Molekularkräfte in Flüssigkeiten … 103

M4.3 Verhalten ruhender Gase (Aerostatik) … 105

M4.4. Strömung von Flüssigkeiten und Gasen … 107

M4.4.1 Innere Reibung … 108

M4.4.2 Arten von Strömungen … 109

M4.4.3 Druckverhältnisse in der Strömung … 112

M4.4.4 Strömungswiderstand und dynamischer Auftrieb … 115

  • Auf welchen Wert ändert sich eine Winkelgeschwindigkeit von   
  • Ein Rad mit dem Durchmesser 60 cm rollt mit 108 km/h 450 m weit.   
  • Eine Welle läuft mit 6000 U/min, eine zweite dreht sich in 1   
  • Wie groß ist Frequenz, Umlaufszeit und Winkelgeschwindigkeit   
  • Ein Rad mit einem Radius von 90 cm macht 35 Umdrehungen in 20   
  • Die maximale Umfangsgeschwindigkeit des Laufrades (Durchmesser   
  • Welche Kraft muss am Ende eines 25 cm langen Schraubenschlüssels   
  • Welche Beschleunigung ergibt sich für einen Eisenbahnwagen von   
  • Ein Fußgänger (4 km/h) ist mit seinem Hund einer geraden   
  • Was ist der Unterschied zwischen Kinematik und Dynamik?   
  • Was versteht man unter einer Bewegung?   
  • Rotiert der Mond bei seiner Bewegung um die Erde?   
  • Wie heißen die grundlegenden Bewegungsarten?   
  • Welche Bewegungsform liegt bei einem Pedal eines Fahrrades vor?   
  • Was versteht man unter der Bahn eines Körpers?   
  • Welche Eigenschaften hat das Modell des Massenpunktes?   
  • In welchen Fällen kann man bei Bewegungen das Modell des Massenpunktes   
  • Was versteht man unter einer Kreisbewegung?   
  • Wie sieht die Bahnkurve der Fahrradpedale aus, a) wenn der   
  • Eine Dampf-Schnellzuglokomotive beschleunigt in 1 min 40 s aus   
  • Ein Körper gleitet auf einer schiefen Ebene, deren Höhe sich   
  • Welche Geschwindigkeit hat die Erde auf ihrer Kreisbahn um die   
  • Ein Alpengletscher fließt in drei Jahren 800 m. Wie groß ist   
  • Um 8:20 Uhr startet in A ein Fußgänger mit einer Geschwindigkeit   
  • Wie kann man Geschwindigkeiten von km/h in m/s umrechnen?   
  • Was ist Geschwindigkeit?   
  • Wann bezeichnet man eine Bewegung als gleichförmig?   
  • Ein Flugzeug legt in 1 Stunde und 17 Minuten 512 km zurück. Wie   

Alle Aufgaben zu diesem Kapitel …

  • Ein Punkt, der von der Drehachse 3 mm entfernt ist, bewegt sich   
  • Um welchen Winkel dreht sich die Erde in einer Stunde um ihre   
  • Wie groß sind Umlaufszeit, Frequenz und Drehzahl des Stundenzeigers   
  • Die Winkelgeschwindigkeit von 10 rad/s ist gegeben. Wie groß   
  • Ein Körper bewegt sich auf einer Kreisbahn (Radius 80 cm) mit   
  • Wie groß ist das Massenträgheitsmoment eines gleichseitigen   
  • Am Umfang eines rotierenden Autorades (Radius 30 cm, Trägheitsmoment   
  • Welche Frequenz entspricht einer Drehzahl von 1200 Umdrehungen   
  • Ein Motorrad legt in 5 s einen Weg von 30 m zurück, ein PKW   
  • Ein Flugzeug hat eine Geschwindigkeit von 800 km/h. Wie weit   
  • Ein Flugzeug hat eine Geschwindigkeit von 800 km/h. Wie lange   
  • Die Länge einer Bremsspur misst 44 m. Welche Geschwindigkeit   
  • Wie entsteht eine Zykloide?   
  • Ein Fußgänger (Gehgeschwindigkeit 5 km/h) steht am Rand einer   

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Inhalt

Einleitung

Mechanik

Schwingungen und Wellen

Akustik

Thermodynamik

Optik

Anhang