59 Suchergebnisse

Hydraulische Anlagen sind kraftumformende Einrichtungen, bei denen die gleichmäßige und allseitige Ausbreitung des Druckes in Flüssigkeiten genutzt wird. Dabei werden durch Kolbendruck Kräfte übertragen sowie deren Betrag oder deren Richtung geändert.
Beispiele für solche Anlagen sind hydraulische Hebebühnen, hydraulische Pressen, hydraulische Wagenheber oder hydraulische Bremsen.

Der Astronom JOHANNES KEPLER (1571-1630) entdeckte die grundlegenden Gesetze der Planetenbewegung. Die nach ihm benannten drei keplerschen Gesetze machen Aussagen über die Bahnform von Planeten und die Stellung der Sonne (1. keplersches Gesetz), die Bewegung von Planeten längs ihrer Bahn (2. keplersches Gesetz) sowie den Zusammenhang zwischen der Größe der Bahn und der Zeit für einen Umlauf um die Sonne (3. keplersches Gesetz).

Die Geschwindigkeiten, die ein Körper mindestens erreichen muss, um von einem Himmelskörper aus auf eine Bahn um diesen Himmelskörper zu gelangen oder um diesen Himmelskörper zu verlassen, bezeichnet man als kosmische Geschwindigkeiten. Unterschieden wird zwischen

• der 1. kosmischen Geschwindigkeit (minimale Keisbahngeschwindigkeit),
• der 2. kosmischen Geschwindigkeit (Fluchtgeschwindigkeit) und
• der 3. kosmischen Geschwindigkeit.

Die mechanische Leistung gibt an, wie viel mechanische Arbeit in jeder Sekunde verrichtet wird.

Sie ist damit ein Maß dafür, wie schnell oder wie langsam mechanische Arbeit verrichtet wird, also ein Maß für die Arbeitsgeschwindigkeit.

Zwischen Kraft, Masse und Beschleunigung gilt folgender Zusammenhang:
 

Dieses Gesetz wurde von ISAAC NEWTON (1643-1727) entdeckt und beinhaltet einen grundlegenden Zusammenhang zwischen Kraft und Bewegung.

Die Radialkraft gibt an, mit welcher Kraft ein Körper auf einer Kreisbahn gehalten wird.

Die Radialkraft, auch Zentralkraft oder Zentripetalkraft genannt, kann mit folgenden Gleichungen berechnet werden:

$F_r=m\cdot \frac{v^2}{r}{F}_r=m\cdot \frac{4{\pi }^2\cdot r}{T^2}{F}_r=m\cdot 4{\pi }^2\cdot r\cdot n^2$

Sie ist, wie jede andere Kraft, eine gerichtete (vektorielle) Größe und immer in Richtung Zentrum der Kreisbewegung gerichtet.

Reibungsarbeit wird verrichtet, wenn auf einen bewegten Körper Reibungskräfte wirken und seine Bewegung hemmen. Für die Reibungsarbeit gilt:

$\begin{array}{l}{W}_R=F_R\cdot s\\ W_R=\mu \cdot F_N\cdot s\\ F_R\text{ Reibungskraft}\\ s\text{ zurückgelegter Weg}\\ \mu \text{ Reibungszahl}\\ F_N\text{ Normalkraft (senkrecht auf die Unterlage}\\ \text{ wirkende Kraft)}\end{array}$

Die Reibungsarbeit wird wie die anderen Arten mechanischer Arbeit in den Einheiten ein Newtonmeter (1 Nm) und ein Joule (1 J) gemessen.

Den Druck in einer Flüssigkeit, der infolge der Gewichtskraft einer darüber liegenden Flüssigkeitssäule entsteht, nennt man Schweredruck.

Der Schweredruck ist ein spezieller Druck. Es gelten für ihn aber alle Aussagen, die für den Druck allgemein zutreffen.

Unter einem senkrechten Wurf versteht man die Überlagerung (Superposition) einer gleichförmigen Bewegung mit der Anfangsgeschwindigkeit (Abwurfgeschwindigkeit) $v_0$ und des freien Falls.
Erfolgen beide Teilbewegungen in der gleichen Richtung, so spricht man vom senkrechten Wurf nach unten. Erfolgen beide Teilbewegungen in entgegengesetzter Richtung, so spricht man von einem Wurf nach oben.
Die beiden Teilbewegungen ergeben eine resultierende (zusammengesetzte) Bewegung. Für diese resultierende Bewegung können Wege und Geschwindigkeiten rechnerisch oder zeichnerisch ermittelt werden. Dabei ist der vektorielle Charakter von Weg und Geschwindigkeit zu beachten.

Mechanische Arbeit wird verrichtet, wenn ein Körper durch eine Kraft bewegt oder verformt wird.

Die mechanische Arbeit beschreibt einen Vorgang oder Prozess. Sie wird deshalb auch als eine Prozessgröße bezeichnet.

Befindet sich ein Körper in einer Flüssigkeit oder in einem Gas, so verringert sich scheinbar seine Gewichtskraft. Diese Erscheinung wird als statischer Auftrieb bezeichnet, die der Gewichtskraft entgegen gerichtete Kraft als Auftriebskraft. Für einen Körper, der sich in einer Flüssigkeit oder in einem Gas befindet, gilt:
Die auf einen Körper wirkende Auftriebskraft ist gleich der Gewichtskraft der von ihm verdrängten Flüssigkeits- bzw. Gasmenge (archimedisches Gesetz).

Beschleunigungsarbeit wird verrichtet, wenn ein Körper durch eine Kraft beschleunigt wird. Ist die Kraft konstant und wirkt sie in Richtung des Weges, so gilt für die Beschleunigungsarbeit:

$\begin{array}{l}{W}_B=F\cdot s\\ F\text{ beschleunigende Kraft}\\ s\text{ zurückgelegter Weg}\end{array}$

Die Beschleunigungsarbeit wird wie die anderen Arten mechanischer Arbeit in den Einheiten ein Newtonmeter (1 Nm) und ein Joule (1 J) gemessen.

Eine mechanische Schwingung ist eine zeitlich periodische Bewegung eines Körpers um eine Ruhelage. Solche Schwingungen kann man

• in verschiedener Weise aufzeichnen,
• in einem y-t-Diagramm darstellen oder
• mithilfe solcher physikalischer Größen wie der Auslenkung, der Amplitude, der Schwingungsdauer (Periodendauer) und der Frequenz charakterisieren.

Eine mechanische Welle ist die Ausbreitung einer mechanischen Schwingung im Raum. Beispiele für mechanische Wellen sind Wasserwellen, Schallwellen oder Erdbebenwellen.
Mechanische Wellen können beschrieben werden

• mit Ort-Zeit- und Weg-Zeit-Diagrammen,
• mit solchen physikalischen Größen wie Ausbreitungsgeschwindigkeit, Wellenlänge und Frequenz,
• mit einer Wellengleichung.

Die Dichte gibt an, welche Masse ein Kubikzentimeter Volumen eines Stoffes hat.

Die Dichte ist eine für jeden Stoff charakteristische Stoffkonstante. Sie ist abhängig von der Temperatur und vom Druck.

Der Druck gibt an, mit welcher Kraft ein Körper auf eine Fläche von einem Quadratmeter wirkt.

Ein Pascal (1 Pa) ist die Abkürzung für die Einheit ein Newton je Quadratmeter. Benannt ist die Einheit nach dem französischen Mathematiker und Physiker BLAISE PASCAL (1623-1662).
Druck kann in Flüssigkeiten und in Gasen auftreten. Auch feste Körper können auf andere Körper Druck ausüben.

Kinetische Energie (Energie der Bewegung) ist die Fähigkeit eines Körpers, aufgrund seiner Bewegung mechanische Arbeit zu verrichten, Wärme abzugeben oder Licht auszusenden:

Kinetische Energie ist eine spezielle Form mechanischer Energie.

Potenzielle Energie (Energie der Lage) ist die Fähigkeit eines Körpers, aufgrund seiner Lage mechanische Arbeit zu verrichten, Wärme abzugeben oder Licht auszusenden.

Potenzielle Energie ist eine spezielle Form mechanischer Energie.

Ein Fadenpendel ist ein einfacher mechanischer Schwinger, bei dem ein an einer Aufhängung befestigter Körper, der näherungsweise als punktförmig angesehen werden kann, in einer Ebene hin- und herschwingt.
Die Schwingungsdauer (Periodendauer) eines solchen Fadenpendels hängt nur von der Länge des Pendels und davon ab, wo sich das Pendel befindet.

Ein Federschwinger oder Federpendel ist ein einfacher mechanischer Schwinger, bei dem ein an einer elastischen Feder befestigter Körper, der näherungsweise als punktförmig angesehen werden kann, in einer Richtung hin- und herschwingt.
Die Schwingungsdauer (Periodendauer) eines solchen Federschwingers hängt ab von der Masse des Pendelkörpers und von den elastischen Eigenschaften der Feder.

Die Fallbewegung eines Körpers, die nicht durch den Luftwiderstand behindert wird, nennt man freien Fall.
Der freie Fall ist eine gleichmäßig beschleunigte geradlinige Bewegung, wobei die Beschleunigung gleich der Fallbeschleunigung g am jeweiligen Ort ist.

Wird ein Körper von einer Flüssigkeit oder einem Gas umströmt, dann wird die Bewegung des Körpers gehemmt. Diesen Widerstand nennt man Strömungswiderstand oder im Falle von Luft auch Luftwiderstand. Die Kraft, die die Bewegung des Körpers hemmt, heißt Strömungswiderstandskraft. Sie hängt vom Körper selbst (Querschnittsfläche, Form, Oberflächenbeschaffenheit), von der Dichte des strömenden Stoffes sowie davon ab, mit welcher Geschwindigkeit der Körper umströmt wird.

Verformungsarbeit wird verrichtet, wenn auf einen Körper eine Kraft wirkt und er dadurch seine Form ändert. Eine spezielle Form der Verformungsarbeit tritt auf, wenn eine elastische Feder gedehnt wird. Für diesen Fall kann die Arbeit mit den folgenden Gleichungen berechnet werden:

$\begin{array}{l}{W}_F=\frac{1}{2}{F}_E\cdot s\\ W_F=\frac{1}{2}D\cdot s^2\\ F_E\text{ Endkraft (Kraft bei der Ausdehnung }s\text{)}\\ s\text{ Dehnung der Feder (Weg)}\\ D\text{ Federkonstante}\end{array}$

Die Verformungsarbeit kann auch aus einem Kraft-Weg-Diagramm (F-s-Diagramm) ermittelt werden. Die Verformungsarbeit wird wie die anderen Arten mechanischer Arbeit in den Einheiten ein Newtonmeter (1 Nm) und ein Joule (1 J) gemessen.

Unter einem waagerechten Wurf versteht man die Überlagerung (Superposition) einer gleichförmigen Bewegung mit der Anfangsgeschwindigkeit (Abwurfgeschwindigkeit) in horizontaler Richtung und des freien Falls senkrecht dazu.
Die beiden Teilbewegungen ergeben eine resultierende (zusammengesetzte) Bewegung. Für diese resultierende Bewegung können Wege und Geschwindigkeiten rechnerisch oder zeichnerisch ermittelt werden.
Dabei ist der vektorielle Charakter von Weg und Geschwindigkeit zu beachten.
Als Bahnkurve ergibt sich eine typische Wurfparabel.

Der Wirkungsgrad eines Gerätes, einer Anlage oder eines Lebewesens gibt an, welcher Anteil der zugeführten Energie in nutzbringende Energie umgewandelt wird.

Der Wirkungsgrad ist damit ein Maß für die Güte der Energieumwandlung bzw. ein Maß für den Grad der Nutzbarkeit der zugeführten Energie. Er ist immer kleiner als 1 bzw. kleiner als 100 %.