Weg-Zeit-Diagramm
Mit diesem Diagramm können wir Bewegungen aufzeichnen und daraus verschiedene Informationen gewinnen, u.a. die Geschwindigkeit.
Geschwindigkeit
Bei der Geschwindigkeit unterscheiden wir die mittlere Geschwindigkeit und die momentane Geschwindigkeit.
Geschwindigkeit-Zeit-Diagramm (v-t-Diagramm)
Der zeitliche Verlauf der Geschwindigkeit über die Zeit erlaubt uns nicht nur die Beschleunigung als Steigung, sondern auch die zurückgelegte Strecke als Fläche ablesen zu können.
Gleichförmige Bewegung
Bewegungen ohne Beschleunigung, d.h. mit konstanter Geschwindigkeit werden als gleichförmige Bewegungen bezeichnet.
Beschleunigungs-Zeit-Diagramm (a-t-Diagramm)
In diesem Diagramm können wir die Beschleunigung bzw. die gemessene Kraft aufgrund der Trägheit ablesen.
Bewegungsgleichungen
Gleichförmig beschleunigte Bewegungen haben eine positive oder negative Beschleunigung und können mit Hilfe dieser Gleichungen (4 Stück) berechnet werden.
Freier Fall
Der freie Fall auf der Erde stellt eine gleichförmig beschleunigte Bewegung dar mit der Erdbeschleunigung richtung Erdzentrum.
Erdbeschleunigung
Sämtliche Objekte auf der Erde fallen mit der gleichen Beschleunigung, nämlich der sog. Erdbeschleunigung, die immer gleich im Betrag ist und zum Zentrum der Erde gerichtet ist.
Beschleunigung
Die Beschleunigung ist die Änderung der Geschwindigkeit pro Zeit. Sie kann positiv, null oder negativ sein, wenn wir z.B. ein Abbremsen haben.
Waagrechter Wurf
Beim waagrechten oder horizontalen Wurf haben wir eine zusammengesetzte Bewegung einer horizontalen, gleichförmigen Bewegung und eines freien Falls.
Senkrechter Wurf
Der senkrechte Wurf vertikal nach oben ist eine Bewegung mit der Erdbeschleunigung, die zuerst abbremst und dann nach unten wieder beschleunigt.
Schräger Wurf
Der schräge Wurf ist eine zusammengesetzte Bewegung einer gleichmässigen Bewegung in horizontaler Richtung und einem senkrechten Wurf.
Zusammengesetzte Bewegungen
Bei zusammengesetzten Bewegungen werden die Geschwindigkeiten zweier Bewegungen vektormässig addiert bzw. wieder zurück in diese einzelnen Grundbewegungen aufgeteilt.
Newtons Gesetze der Mechanik
Newton beschreibt mit seinen drei Gesetzen das Zusammenwirken von Kräften und der Bewegung, sowie die Kraftinteraktion von Objekten unter einander.
Newtons Erstes Gesetz
Newtons Erstes Gesetz, auch Trägheitsgesetz genannt, steht für Bewegungen ohne Einwirkung einer äusseren Kraft oder bei welchen sich die äusseren Kräfte gegenseitig aufheben.
Newtons Zweites Gesetz
Newtons Zweites Gesetz beschreibt die Wirkung einer äusseren Kraft auf die Bewegung und erlaubt so die Dynamik zu berechnen.
Newtons Drittes Gesetz
Newtons Drittes Gesetz heisst auch Wechselwirkungsgesetz und beschreibt die Interaktion zweier Systeme über den Austausch einer Kraft.
Kreisbewegung
Wir finden Kreisbewegungen in allen Grössenmassstäben, vom Bohr'schen Atommodell bis hin zu sich drehenden Galaxien. Die physikalischen Gesetze sind für alle gleich.
Bahngeschwindigkeit
Die Bahngeschwindigkeit ist z.B. die effektive Fluggeschwindigkeit der Erde um die Sonne herum auf ihrer praktisch kreisförmigen Bahn.
Winkelgeschwindigkeit
Mit der Winkelgeschwindigkeit können die Kreisbewegung allgemein beschreiben, unabhängig von einem bestimmten Punkt zu sein.
Zentripetalbeschleunigung
Die Zentripetalbeschleunigung ist eine spezielle Beschleunigung, die nicht die Geschwindigkeit in ihrem Betrag ändert, sondern nur deren Richtung. Sie zeigt immer zum Zentrum des Kreises bzw der Kurve.
Gravitationsgesetz
Mit seinem Gravitationsgesetz konnte Newton ein Universalgesetz aufstellen, das nicht nur für "irdische Objekte", wie der Apfel, sondern auch für "himmlische Objekte", wie der Mond gilt.
Gravitationsfeld
Die Wirkung der Gravitationskraft im Raum wird als Gravitationsfeld verstanden und mit Hilfe von Feldlinien verständlich illustriert werden.
Gravitationspotenzial
Das Gravitationspotenzial ist eine andere Form, das Gravitationsfeld, d.h. die Fernwirkung der Gravitationskraft im Raum darzustellen und zu berechnen.
Geostationäre Satelliten
Diese Satelliten haben genau den richtigen Abstand zur Erde, so dass sie die Erde in 24 Stunden genau einmal umkreisen. Sie können deshalb über einem fixen Punkt relativ zur Erde platziert werden, wo sie dann auch bleiben.
Fluchtgeschwindigkeit
Die Fluchtgeschwindigkeit wird benötigt, um genug kinetische Energie zu haben, um z.B. dem Gravitationsfeld der Erde zu entfliehen.
Kräfte
Durch Kräfte werden Objekte durch ein anderes System beschleunigt oder verformt. Kräfte sind Vektorgrössen mit einem Betrag und einer Richtung.
Kräfte addieren
Da Kräfte Vektorgrössen sind, werden sie als Vektoren addiert, sei mit der grafischen Methode (Summe = Diagonale des Parallelogramms) oder durch Addition der Vektorkomponenten.
Kräfte zerlegen
Jede Vektorgrösse kann als Summe zweier Vektoren umgeschrieben werden. So können Kräfte auch als Summe zweier Kräfte zerlegt werden, was für das Verständnis der Kraftsituation oft hilfreich ist.
Innere und äussere Kräfte
Die Newtonschen Gesetze betreffen die äusseren Kräfte. Um innere Kräfte zu berechnen, müssen sie zuerst durch entsprechende Legung der Systemgrenzen zu äusseren Grenzen gemacht werden.
Gewichtskraft
Die Gewichtskraft ist die Folge der Gravitation auf der Erde und wird einfach mit Hilfe der Erdbeschleunigung berechnet.
Normalkraft
Die Normalkraft ist eine Reaktionskraft auf einen Druck, typischerweise zwischen zwei Festkörpern. Sie passt sich der äusseren Situation an und ist gleich im Betrag, aber entgegengesetzt in der Richtung.
Federkraft
Wenn eine Feder gestreckt oder gestaucht wird, reagiert sie mit der sog. Federkraft. Diese Kraft nimmt mit der Streckung/Stauchung linear zu.
Reibungskraft
Wenn zwei Oberflächen sich berühren verhaken sich diese leicht, weil sie nicht ganz glatt sind. Die daraus resultierende Kraft heisst Reibungskraft, wobei zwischen Haft-, Gleit- und Rollreibung unterschieden wird.
Gleitreibung
Die Gleitreibungskraft entsteht, wenn zwei Flächen sich berühren und relativ zu einander gleiten.
Haftreibung
Wenn sich zwei nicht-glatte Oberflächen berühren, können sie erst dann auf einander gleiten, sobald eine gewisse maximale Haftreibungskraft überwunden ist. Vorher verhindert die Haftreibung das Gleiten.
Rollreibung
Beim Abrollen, z.B. eines Rads auf einer Oberfläche, wird das Rad und die Oberfläche gleicht zusammen gedrückt und dann wieder entspannt. Bei diesem Vorgang entsteht die sog. Rollreibung im Materialinnern.
Druck
Druck entsteht durch Teilchenstösse, meist aus einer Flüssigkeit oder einem Gas. Je stärker und häufiger die Stösse, desto grösser ist der Druck auf die betreffende Fläche.
Auflagedruck
Wenn zwei Festkörper aufeinander drücken, überträgt der eine Festkörper eine drückende Kraft auf den anderen Festkörper, die pro Fläche gerechnet, den Auflagedruck entstehen lässt.
Kolbendruck (statischer Druck)
Wenn ein abgedichteter Kolben in ein Fluid (Flüssigkeit oder Gas) drückt und damit das Volumen verringert, wird der Druck des eingeschlossenen Fluids erhöht.
Schweredruck (hydrostatischer Druck)
Der Druck, der durch das Eigengewicht eines Fluids (meist einer Flüssigkeit) entsteht, heisst Schweredruck bzw. hydrostatischer Druck.
Auftrieb
Die Auftriebskraft ist eine Kraft, die beim Eintauchen in ein Fluid entsteht. Sie wirkt nach oben und macht, dass z.B. ein Boot schwimmt oder ein Ballon fliegt.
Statik
Bei der Statik werden die Kräfte in und an statischen, d.h. sich nicht bewegenden Strukturen berechnet, wie Gebäude oder Bauwerke. Zentral sind hier Kräfte- und Drehmomentgleichgewicht.
Kräftegleichgewicht
Das Kräftegleichgewicht herrscht, wenn ein System in Ruhe ist und in Ruhe bleibt, aber auch bei einem System, das mit konstanter Geschwindigkeit unterwegs ist, gemäss Newtons Erstem Gesetz.
Drehmoment
Das Drehmoment ist die drehende Wirkung einer Kraft auf ein System, die verantwortlich ist z.B. für sich ändernde Rotationen.
Drehmomentgleichgewicht
Im Drehmomentgleichgewicht behält ein System seine Rotation konstant, z.B. wenn es ein statisches System in Ruhe ist und nicht kippt.
Dynamik
In der Dynamik geht es darum, wie Kräfte die translatorische oder rotative Bewegung verändern. Im Zentrum steht Newtons Zweites Gesetz.
Kraftwandler
Kraftwandler können Kräfte um Faktoren vergrössern oder verkleinern, z.B. als Hebel, Flaschenzug oder Getriebe.
Hebelgesetz
Mit Hilfe des Hebelgesetzes können wir verstehen, wie eine Kraft über das Drehmoment zu einer grösseren oder kleineren Kraft gewandelt wird.
Schwerpunkt
Der Schwerpunkt ist der statistisch mittlere Ort der Massenverteilung eines Körpers, in welchen wir uns die gesamte Masse konzentriert vorstellen können.