Aimo Warnt at Universität Leipzig

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Definieren Sie die Federkraft ?

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Definieren Sie die Reibungskraft ?

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Definieren Sie die Trägheitskraft FT ?

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Definieren Sie die Mechanik von Punktmassen und Festkörpern ?

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Definieren Sie Vektoren ?

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Formulieren Sie das 1. Newton-Prinzip ?

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Formulieren Sie das 2. Newton-Prinzip ?

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Formulieren Sie das 3. Newton-Prinzip ?

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Thema Arbeit und Leistung:

Definieren Sie mechanische Arbeit ?

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Wie setzt sich die Hubarbeit gegen die Schwerkraft FG zusammen ?

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Formulieren Sie die Arbeit gegen Federkraft ?

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Nennen Sie 4 Kraftarten in der Mechanik mit Formelsymbol ?

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Aimo Warnt

Definieren Sie die Federkraft ?

Gibt das Verhältnis der auf eine Feder wirkenden Kraft zur dadurch bewirkten Auslenkung der Feder an.

Nach dem Hookeschen Gesetz ist die Federkraft F einer Feder proportional zur Auslenkung s0 (bzw. Delta L). Der Proportionalitätsfaktor/Direktionskonstante D wird Federkonstante genannt. Es gilt also die Beziehung:

FD = D x s0        Einheit: N/m


Aimo Warnt

Definieren Sie die Reibungskraft ?

Die Reibungskraft FR wirkt an Kontaktfläche zwischen 2 Medien:


Der Betrag der bei Reibung auftretenden Reibungskraft ist abhängig

  • von der Kraft, mit der ein Körper senkrecht auf eine Unterlage drückt; diese senkrecht auf die Unterlage wirkende Kraft wird als Normalkraft bezeichnet;
  • von der Art und der Beschaffenheit der Berührungsflächen; diese Materialbeschaffenheit wird durch die Reibungszahl erfasst.

Der Betrag der Reibungskraft ist umso größer, je größer die Normalkraft ist und je rauer die Berührungsflächen sind. 

(Die Reibungskraft kann berechnet werden mit der Gleichung:

FR=μ⋅FN                     

FR     Reibungskraft                     

μ  Reibungszahl                     

FN    Normalkraft (senkrecht auf die Unterlage wirkende Kraft)


2 Arten von Reibung:

  • Haftreibung liegt vor, wenn ein Körper auf einem anderen haftet, die Körper also relativ zueinander in Ruhe sind. Bei einem mit angezogener Bremse stehenden Auto tritt Haftreibung zwischen Bremse und Rad sowie zwischen Reifen und Straße auf.
  • Gleitreibung liegt vor, wenn ein Körper auf einem anderen gleitet, die Körper also relativ zueinander in Bewegung sind. Bei einer Person, die sich eine Rutsche hinunterbewegt, tritt Gleitreibung auf.


Aimo Warnt

Definieren Sie die Trägheitskraft FT ?

Die Trägheit eines Körpers der Masse m in einem (mit der Beschleunigung a) beschleunigten System äußert sich in der Trägheitskraft (Sie wirken stets entgegen der Beschleunigung): 

FT = -m x a   z.B. Fahrstuhlanhalten


(Das gilt bei einer geradlinigen Bewegung ebenso wie bei einer Kreisbewegung. Dort werden sie als Zentrifugalkräfte bezeichnet)

Aimo Warnt

Definieren Sie die Mechanik von Punktmassen und Festkörpern ?

Wirken Kräfte auf Punktmassen bzw. Körper so wird entweder Arbeit in Form von Bewegungen verrichtet, man spricht von kinetischer Energie oder (lediglich) eine Änderung der Lage herbeigeführt, sog. Potentielle Energie. Die Addition von Pot. Energie und kin. Energie ergibt die mechanische Energie von Körpern bzw. Punktmassen. Diese ist konstant und bildet somit einer der fundamentalen Prinzipien der Physik, die Energie-Erhaltung. 

Aimo Warnt

Definieren Sie Vektoren ?

Vektoren haben Betrag und Richtung. Sie werden komponentenweise addiert und subtrahiert

Aimo Warnt

Formulieren Sie das 1. Newton-Prinzip ?

Trägheitsprinzip: 

Ein Körper verharrt in Ruhe oder gleichförmiger Bewegung, solange keine Kraft auf ihn einwirkt. F = 0 -->x v = const. mit Spezialfall v = 0 Die Kraft kann eine Überlagerung von Einzel-Kräften sein!

Aimo Warnt

Formulieren Sie das 2. Newton-Prinzip ?

Aktionsprinzip:

Wirkt eine Kraft auf einen beweglichen Körper, so erfährt er eine Beschleunigung: a = F/m


Aimo Warnt

Formulieren Sie das 3. Newton-Prinzip ?

Reaktionsprinzip:

Wirkt ein Körper A mit der Kraft FA auf einen Körper B ein, so übt B eine gleichgroße Gegenkraft –FB auf A aus. 

FA = -FB


Aimo Warnt

Thema Arbeit und Leistung:

Definieren Sie mechanische Arbeit ?

Def.: Die mechanische Arbeit ist das Skalarprodukt der Vektoren für Kraft und für Weg:  W = F x s

Einheit: (W) = kg m^2/s^2 = Nm 


Interpretation des Skalarproduktes: 

W = Fs x s = F x s x cos alpha 

alpha = 0^0 --> W =F x s = Max.

alpha 90 Grad --> W = 0


Entscheidend ist die Kraftkomponente Fs parallel zu Weg s (Projektion der Kraft auf die Richtung des Weges)

Aimo Warnt

Wie setzt sich die Hubarbeit gegen die Schwerkraft FG zusammen ?

vertikaler Hub über Höhe h: W x FG x h = mgh .

Die Hubarbeit hängt nur von Höhe und nicht vom Verlauf des Weges ab. 

z.B. Flaschenzug

Aimo Warnt

Formulieren Sie die Arbeit gegen Federkraft ?

FD = D x s. Federkraft ist wegabhängig. 

Aimo Warnt

Nennen Sie 4 Kraftarten in der Mechanik mit Formelsymbol ?

a) Schwerkraft FG

b) Federkraft FD

c) Reibungskraft FR

d) Trägheitskraft FT

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