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1.3 Beschleunigung, Kraft und Masse (Dynamik) Ursache für eine Beschleunigung wird Kraft genannt! a F Richtung Vektor Ansatz:F = (Eigenschaft des Körpers,

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1 1.3 Beschleunigung, Kraft und Masse (Dynamik) Ursache für eine Beschleunigung wird Kraft genannt! a F Richtung Vektor Ansatz:F = (Eigenschaft des Körpers, genannt Trägheit) a Volumen? Teilchenzahl? Farbe? 2. Newtonsches Axiom Einheit der Kraft F Was ist 1N ? Ursache der Bewegung?zu früheren Zeit Beschleunigung Im neuen Beobachtungsintervall: keine Ursache einer Beschleunigung angenommen! Beharrung der Bewegung 1. Newtonsches Axiom 1687 nein! Masse m bestimmt mit Waage und Urkilogramm Einheit 1kg

2 Freier Fall Versuch mit Fallkette freier Fall ist Bewegung mit konstanter Beschleunigung Körper von 1kg zeigt Schwerkraft von 9,81 N ! Referenzkraft g unabhängig von der Höhe Vergleiche wählbare Höhe mit Erdradius h << Erdradius 6370km gleich für alle Körper! Beobachtung? große Unterschiede zusätzliche Kraft durch Reibung Gesamtkraft F = F G -F R Fallhöhe h in Zeit t g = 9,81 m/s 2 Ursache Gravitationskraft, Schwerkraft Vakuum

3 Kraft ist ein Vektor Bewegung auf einer schiefen Ebene Nachweis der statischen Komponente Versuche zur Verformung von Körpern = 0 Körper bleibt liegen = 90° Körper fällt frei FGFG FdFd parallel zur Ebene F d = F G sin dynamische Wirkung FsFs senkrecht zur Ebene F s = F G cos statische Komponente

4 1.4 Elastizität von Materialien kleine Kräfte Verformung ist spontan reversibel Material elastisch Draht F G = mg l0l0 l Hookesches Gesetz Gleichgewicht Federkonstante [N/m] des Drahtes Kraftmesser: Federwaage Materialeigenschaft Elastizitätsmodul [N/m 2 ] mechanische Spannung relative Geometrieänderung proportional

5 Grenzen des Hookeschen Gesetzes Spannungs-Dehnungs-Diagramm von Kupfer Übergang: elastisch plastisch reißen mikroskopisch Streckung irreversibel Bruch ist vorbereitet Fehlstellen wandern E Cu = 7,5·10 10 N/m 2 Experiment Gummischlauch

6 Verformung von organischem Material Stauchung l in mm l/l Druck: 1 bar = 10 5 Pa langsame Regeneration

7 Verbiegungen und Verdrillungen Scherungsmodul Abhängigkeit von der Querschnittsgeometrie optimierte Querschnitte nach Materialverbrauch oder Gewicht.... Typen von Kräften


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