1.3 Beschleunigung, Kraft und Masse (Dynamik)

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

2 Freier Fall Versuch mit Fallkette  freier Fall ist Bewegung mit konstanter Beschleunigung Fallhöhe h in Zeit t  g = 9,81 m/s2 Ursache Gravitationskraft, Schwerkraft gleich für alle Körper! Körper von 1kg zeigt Schwerkraft von 9,81 N !  Referenzkraft g unabhängig von der Höhe  Vergleiche wählbare Höhe mit Erdradius h << Erdradius 6370km zusätzliche Kraft durch Reibung Gesamtkraft F = FG -FR Beobachtung?  große Unterschiede Vakuum

3 Kraft ist ein Vektor a Bewegung auf einer schiefen Ebene
a = 0  Körper bleibt liegen a = 90°  Körper fällt frei FG a Fd parallel zur Ebene Fd = FG  sin a dynamische Wirkung Fs senkrecht zur Ebene Fs = FG  cos a statische Komponente Nachweis der statischen Komponente  Versuche zur Verformung von Körpern

4 1.4 Elastizität von Materialien
“kleine” Kräfte  Verformung ist spontan reversibel  Material elastisch proportional Draht FG = mg l0 l Hookesches Gesetz mechanische Spannung relative Geometrieänderung Gleichgewicht Federkonstante [N/m] des Drahtes Kraftmesser: Federwaage Materialeigenschaft Elastizitätsmodul [N/m2]

5 Grenzen des Hookeschen „Gesetzes“
Experiment Gummischlauch Spannungs-Dehnungs-Diagramm von Kupfer Übergang: elastisch  plastisch  reißen mikroskopisch Streckung irreversibel Bruch ist vorbereitet Fehlstellen wandern ECu = 7,5·1010N/m2

6 Verformung von organischem Material
Stauchung Dl in mm e = Dl/l Druck: 1 bar = 105 Pa langsame Regeneration

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