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Übung : Montags 13:15 bis 14 Uhr, Liebig-HS Vorlesung: Montags 14:15 bis 15:45, Liebig HS Tutorials:Montags 16:00 bis 17:30, B00.019, C3003, D0001

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1 Übung : Montags 13:15 bis 14 Uhr, Liebig-HS Vorlesung: Montags 14:15 bis 15:45, Liebig HS Tutorials:Montags 16:00 bis 17:30, B00.019, C3003, D0001 Web-Seite zur Vorlesung : für Pharmazeuten und Biologen (PPh) Mechanik, Elektrizitätslehre, Optik Einführung in die Physik

2 Kreisel Festkörper heat them and beat them Flüssigkeiten Hydrostatik Vorlesung Physik für Pharmazeuten : PPh - 05

3 Kreisel

4 Symmetrieachsen und freie Achsen Die Rotation um freie Achsen erfordert kein Drehmoment. Jeder starre Körper besitzt (mindestens) drei freie Achsen, und diese stehen senkrecht aufeinander. Freie Drehachse (Zentripetalkräfte kompensieren sich) Rotation um freie Achse [Tafel 5.1]

5 Ein Kreisel rotiert immer um eine freie Achse L [Experiment kräftefreier Kreisel]

6 Was passiert, wenn ein Drehmoment auf einen Kreisel wirkt? parallel nicht parallel

7 von oben: L L Das Rad läuft um die Aufhängung mit Umlauffrequenz Höhere Drehimpulse stabilisieren die Drehachse Kreisel im Schwerefeld: Präzession F L M [Tafel 5.2]

8 Präzession des Kreisels Experiment Gyroscope Experiment Kraftzerlegung

9 Festkörper

10 Bisher: starre Körper Jetzt: deformierbare Körper

11 -Raumgitter (Kristallgitter) -Gitterebenen (Netzebenen) Der kristalline Festkörper m, k, l: ganze Zahlen Translationssymmetrie Gitter+Basis=Kristallstruktur Kristallformen Demo Kristall

12 Interferenz von Röntgenstrahlen in Kristallen

13 Lennard Jones Potential Molekulare Basis eines Festkörpers [Tafel 5.3]

14 Elastizitätsgrenze und Plastizität Zugfestigkeit Materialwissenschaft Physik ("Hooksche Feder")

15 Atomares Bild der plastischen Deformation Gitterfehler Versetzungen Korngrenzenwanderung... Gefüge

16 Def.: Zugspannung und Dehnung Zugspannung Dehnung Elastizitätsmodul Hooksches Gesetz

17 F || A : Schubspannung G : Schubmodul Einheit [,G]=Pa Schubspannung und Scherung : Scherwinkel l l Flüssigkeiten kann man nicht statisch scheren oder biegen ! [Experiment Silly putty]

18 R M = F x R (Drehmoment) F Torsion=Scherung

19 Biegung = Dehnung + Stauchung: Lösung durch Integration... a b L neutrale Faser h Andere Deformationen sind geometrisch ableitbar Versuch Biegung [Tafel 5.4]

20 Elastizitätsmodul (10 9 Pa) Zugfestigkeit (10 9 Pa) Material

21 A Space Elevator, or more specifically the LiftPort Space Elevator, will consist of a ribbon made of a very strong and very light material, carbon nanotubes, anchored to the Earth's surface at the LiftPort Station with the other end reaching into space. By making the ribbon long enough, and attaching a small satellite as counterweight, the Earth's rotation will provide enough centrifugal effect to overcome the pull of gravity and keep the ribbon taut. The LiftPort Space Elevator will then provide a permanent bridge between earth and space. Elevator cars will be robotic "lifters" which will climb the ribbon to deliver cargo and eventually people to orbit or beyond.

22 V, m Die Dichte Dichte=Masse/Volumen spez. Volumen: spez. Gewicht:

23

24 Hydrostatik Der hydrostatische Druck :

25 Kompressibilität p1p1 V1V1 p2p2 V2V2 K : Kompressionsmodul Kompressibilität Festkörper und Flüssigkeiten sind inkompressibel (K ist groß) im Gegensatz zu Gasen (K ist klein) Schubmodul Kompress. -modul

26 Pascalsches Prinzip Der hydrostatische Druck : A F [P]=N/m 2 = Pa(scal) Einfaches Druckmeßgerät (Manometer) Der Druck wirkt isotrop (in alle Raumrichtungen), unabhängig von der (geschlossenen) Gefäßform. F 1 bar=10 5 Pa Pascalsches Prinzip

27 Energieerhaltung Hydraulische Presse (Anwendung des Pascalschen Prinzips) Kolbenarbeit gegen den hydr. Druck

28 Der Schweredruck A h Anwendungen: Wasserturm, Taucher unter Wasser,.... Experiment Hydrostatik Druck und Dichte entkoppelt (inkompressible Flüssigkeit)

29 Druckmessung U-Rohr: U-Rohr Flüssigkeits-Manometer

30 Wo ist der hydrostatische Druck am größten? Hydrostatisches Paradoxon Tafel 5.5 Versuch kommunizierende Röhren Der Druck am Boden des (offenen) Gefäßes ist unabhängig von der Form

31 Magdeburger Halbkugeln Nachweis des Luftdrucks durch Otto von Guericke ( )

32 Der atmosphärische Schweredruck Formel für hydrostatischen Druck (Gas: Druck und Dichte sind gekoppelt) Barometrische Höhenformel Höhe in km Druck in bar druckabhängige Dichte

33 Wie hoch steht die Quecksilbersäule bei 1013 mbar? Torricellische Röhre zur Messung des Luftdrucks Atmosphärischer Normaldruck: 1,013·10 5 Pa = 1 atm=1013 mbar = 760 Torr = 760 mm-Hg =p 1 p 0 ~0

34 Archimedisches Prinzip Fläche A Auftriebskraft Ein Körper, der teilweise oder vollständig in eine Flüssigkeit eingetaucht ist, erfährt eine Auftriebskraft, deren Betrag gleich der Ge- wichtskraft der verdrängten Flüssigkeit ist Schwimmen Schweben Sinken


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