1278 Suchergebnisse

Rollen sind kraftumformende Einrichtungen. Sie dienen häufig dazu, um z. B. bei Kranen oder Spannvorrichtungen für Fahrdrähte die Richtung oder den Betrag der aufzubringenden Kraft zu verringern. Dabei wird zwischen festen und losen Rollen unterschieden. Die Kombination aus mehreren festen und losen Rollen wird als Flaschenzug bezeichnet.
Mit Rollen wird keine mechanische Arbeit gespart, sondern lediglich die notwendige Kraft zum Bewegen oder Heben eines Gegenstandes umgelenkt oder verringert, wobei sich im zweiten Fall der Weg entsprechend vergrößert.

Jeder bewegte Körper besitzt kinetische Energie (Bewegungsenergie). Das gilt auch für rotierende starre Körper, z.B. Schwungräder, die Rotoren von Generatoren und Motoren oder einen Kreisel.
Die in einem Körper gespeicherte Rotationsenergie hängt vom Trägheitsmoment dieses Körpers und von seiner Winkelgeschwindigkeit ab. Es gilt:

$\begin{array}{l}{E}_{rot}=\frac{1}{2}J\cdot {\omega }^2\\ J\text{Trägheitsmoment}\\ \omega \text{Winkelgeschwindigkeit}\end{array}$

Wird z.B. aus einer Waffe ein Geschoss abgefeuert, so ist ein Rückstoß festzustellen, d.h. die Waffe bewegt sich ruckartig in der entgegengesetzten Richtung zum Geschoss. Dieser Effekt spielt nicht nur in der Waffentechnik eine Rolle, sondern auch in der Tierwelt, bei der Fortbewegung von Flugzeugen und Raketen oder beim Antrieb von Schiffen. Das Auftreten eines Rückstoßes kann mithilfe des Impulserhaltungssatzes erklärt werden.

Ein Satellit (lat., Trabant, Begleiter) ist ein natürlicher oder künstlicher Himmelskörper, der sich um die Erde oder einen anderen Zentralkörper bewegt. Im engeren Sinne versteht man unter Satelliten künstliche Himmelskörper, die die Erde umrunden. Um die Erde bewegen sich inzwischen auf kreisförmigen bzw. elliptischen Bahnen eine große Anzahl von Satelliten mit den verschiedensten Aufgaben. Neben Forschungssatelliten gibt es z. B. Wettersatelliten, Nachrichtensatelliten oder Spionagesatelliten. Eine spezielle Form sind geostationäre Satelliten zur Übertragung von Fernsehprogrammen und zur Nachrichtenübermittlung.

Alles, was akustisch mit den Ohren wahrgenommen werden kann, ist Schall. Schall geht von Schallquellen aus. Seinem Wesen nach ist Schall eine longitudinale mechanische Welle, bei der sich zeitlich periodisch der Druck ändert. Schall breitet sich in einem Stoff mit einer bestimmten Geschwindigkeit, der Schallgeschwindigkeit, aus. Er kann reflektiert, gebrochen und absorbiert werden. Da Schall eine mechanische Welle ist, treten bei Schallwellen auch Beugung und Interferenz auf.

Der Mensch hatte schon immer das Bedürfnis, Schall (Sprache, Musik) aufzuzeichnen, um ihn zu einem späteren Zeitpunkt wieder hören zu können. Die technischen Voraussetzungen dafür wurden aber erst im 19. Jahrhundert entwickelt. Wichtige Etappen waren dabei der von THOMAS ALVA EDISON (1847-1931) entwickelte Phonograph, die von EMIL BERLINER (1851-1929) erfundene Schallplatte und die um 1935 konstruierten ersten Tonbandgeräte. Die Entwicklung der Elektronik führte in den siebziger Jahren zur Entwicklung der Compaktdisc (CD). Eine Entwicklung der letzten Jahre ist die Digitale Video-Disc (DVD).

Mithilfe von Musikinstrumenten lässt sich in unterschiedlicher Art und Weise Schall erzeugen. So schwingen z. B. bei Violinen oder Gitarren Saiten, bei Blasinstrumenten Luftsäulen, bei einer Pauke eine Membran. Charakteristisch ist für jedes Instrument eine bestimmte Klangfarbe, die eng mit den unterschiedlichen Schwingungsformen zusammenhängt.

Wenn man Musik machen will, muss man Tonleitern und musikalische Intervalle kennen. Einfache Untersuchungen kann man an selbst gebauten Instrumenten durchführen.

Stößt ein Körper, z.B. eine Billardkugel, unter einem beliebigen Winkel ungleich 0° und ungleich 90° gegen eine Wand, so spricht man von einem schiefen elastischen Stoß. Das Gegenstück wäre ein gerader Stoß. Für einen solchen schiefen Stoß gilt der Impulserhaltungssatz und der Energieerhaltungssatz der Mechanik. Die Reflexion an einer festen Wand ist sehr kompliziert, wenn man Drehungen mit beachtet. Bei Annahme eines Massepunktes erfolgt die Reflexion entsprechend dem Reflexionsgesetz.

Unter einem schrägen oder schiefen Wurf versteht man die Überlagerung (Superposition) einer gleichförmigen Bewegung mit bestimmter Anfangsgeschwindigkeit (Abwurfgeschwindigkeit) schräg nach oben und des freien Falls.
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.

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

Er kann berechnet werden mit der Gleichung $p=\rho \cdot g\cdot h$.
Der Schweredruck ist ein spezieller Druck. Es gelten für ihn aber alle Aussagen, die für den Druck allgemein zutreffen.

Ausgedehnte Körper verhalten sich in Bezug auf Ruhe und Bewegung so, als ob die Gewichtskraft des Körpers oder eine andere äußere Kraft an einem Punkt angreift. Diesen Punkt nennt man Massenmittelpunkt oder Schwerpunkt des Körpers. Bei regelmäßig geformten Körpern aus einem Stoff liegt der Schwerpunkt in der Körpermitte. Bei unregelmäßig geformten Körpern kann man den Schwerpunkt experimentell bestimmen.

Bei einer Reihe von Musikinstrumenten wird Schall erzeugt, indem man Saiten oder Luftsäulen zum Schwingen bringt. Beispiele für Saiteninstrumente sind Gitarren, Geigen, Bratschen, Klaviere oder Harfen. Schwingende Luftsäulen findet man z. B. bei Orgeln, Klarinetten, Saxofonen, Trompeten oder Posaunen.
Die Frequenz der Schwingungen und damit die Tonhöhe des entstehenden Schalls ist u. a. von der Länge der Saiten bzw. der Luftsäulen abhängig.

Bei einer Reihe von periodischen Vorgängen bewegt sich ein Körper um eine Gleichgewichtslage (Ruhelage, Nulllage) hin und her. Beispiele dafür sind schwingende Saiten, die Schwingungen einer Stimmgabel, ein schwingendes Fadenpendel (Bild 1), die Schwingung eines Pkw auf unebener Fahrbahn, eine Schaukel, oder ein Federschwinger. Eine solche spezielle periodische Bewegung bezeichnet man als Schwingung und definiert:

Eine mechanische Schwingung ist eine zeitlich periodische Bewegung eines Körpers um eine Ruhelage.

Da sich bei mechanischen Schwingungen zeitlich periodisch z.B. der Abstand von der Gleichgewichtslage, die Geschwindigkeit oder die Beschleunigung des betreffenden Körpers ändern, kann man eine Schwingung auch allgemeiner charakterisieren:

Eine Schwingung ist eine zeitlich periodische Änderung physikalischer Größen.

Schwingungsdämpfer oder Stoßdämpfer bei Fahrzeugen dienen dazu, einerseits den Fahrkomfort zu verbessern und andererseits die Verkehrssicherheit der Fahrzeuge zu erhöhen. Die Schwingungsdämpfer sind so angeordnet und konstruiert, dass die durch Fahrbahnunebenheiten hervorgerufenen Schwingungen stark gedämpft werden und damit die Personen im Inneren des Fahrzeugs keinen starken Stößen ausgesetzt sind.

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.

Vor allem im Zusammenhang mit dem Erkennen und Anwenden physikalischer Gesetze, beim Durchführen von Experimenten sowie beim Arbeiten mit physikalischen Größen gibt es eine Reihe von Tätigkeiten, die immer wieder durchgeführt werden und die für die Physik charakteristisch sind.
Jede dieser Tätigkeiten lässt sich genauer kennzeichnen. Für viele Tätigkeiten lassen sich auch Schrittfolgen angeben.

Unter einer Theorie versteht man in der Physik ein umfassend ausgearbeitetes System von Gesetzen, Modellen und Aussagen über einen mehr oder weniger großen, abgegrenzten Teilbereich dieser Naturwissenschaft. Ausgehend von einer Theorie und dem damit in der Regel verbundenen mathematischen Formalismus können Sachverhalte in Natur, Technik und Alltag erklärt und Voraussagen getroffen werden, deren Wahrheitswert durch Experimente überprüfbar sein muss und durch die die Gültigkeit der Theorie gestützt oder widerlegt wird.

Die Physik und die eng mit ihr verbundene Technik beeinflussen in komplexer Weise das gesellschaftliche Leben und damit auch das Leben jedes Einzelnen. Für die in der Physik tätigen Wissenschaftler wie auch für die „Anwender“ und „Nutzer“ der Ergebnisse wissenschaftlicher Forschung stellt sich damit die Frage nach der Verantwortung, die sie für die Ergebnisse ihrer Arbeit haben. Das ist eine überaus komplexe Frage, die viele unterschiedliche Aspekte beinhaltet und in verschiedener Weise beantwortet werden kann.

Vergleichen ist eine Erkenntnistätigkeit. Beim Vergleichen werden Gemeinsamkeiten und Unterschiede von zwei oder mehreren Vergleichsobjekten (z. B. Körper, Stoffe, Vorgänge, Geräte) ermittelt und dargestellt.

Voraussagen ist eine Tätigkeit, die eng mit der Anwendung von Gesetzen und Modellen und damit mit dem Erklären verbunden ist. Beim Voraussagen wird auf der Grundlage von Gesetzen oder Modellen unter Berücksichtigung der gegebenen Bedingungen eine Folgerung in Bezug auf eine Erscheinung abgeleitet und zusammenhängend dargestellt.

Bewegungen können auf unterschiedlicher Bahnen in verschiedener Art erfolgen: Sie können geradlinig oder krummlinig verlaufen, können gleichförmig, gleichmäßig beschleunigt oder ungleichmäßig beschleunigt sein. Für alle speziellen Fälle lassen sich die entsprechenden Bewegungsgesetze formulieren.
Man kann die Bewegungsgesetze aber auch so allgemein formulieren, dass fast alle Spezialfälle aus ihnen ableitbar sein. Diese allgemeinen Bewegungsgesetze sind in dem Beitrag dargestellt und erläutert.

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

Die mechanische Arbeit beschreibt einen Prozess; sie ist daher im Unterschied zur Energie eine Prozessgröße. In Abhängigkeit von den gegebenen Bedingungen können die verschiedenen Arbeiten mechanischer Arbeit (Hubarbeit, Beschleunigungsarbeit, Reibungsarbeit, Verformungsarbeit) berechnet oder aus einem Kraft-Weg-Diagramm ermittelt werden.

Die physikalischen Größen Energie und Arbeit hängen eng miteinander zusammen. Wird von einem System oder an einem System Arbeit verrichtet, so ändert sich dessen Energie. Allgemein gilt:

Die von einem System oder an einem System verrichtete Arbeit ist gleich der Änderung seiner Energie.

Mechanische Arbeit wird verrichtet, wenn ein Körper oder ein System durch eine einwirkende Kraft bewegt oder verformt wird. Dabei unterscheidet man traditionsgemäß je nach dem betreffenden Vorgang zwischen verschiedenen Arten der Arbeit. Wichtige Arten sind

Häufig wirken bei einem Vorgang auch mehrere Arten von Arbeit.

Wird ein Körper von einer Flüssigkeit oder einem Gas umströmt, so kann eine in der Regel nach oben gerichtete Kraft auftreten. Diese Erscheinung wird als dynamischer Auftrieb, die dadurch wirkende Kraft als Auftriebskraft bezeichnet. Genutzt wird der dynamische Auftrieb vor allem bei Flugzeugen.
Er spielt auch bei Vögeln eine wichtige Rolle. Spoiler bei schnellen Fahrzeugen haben den umgedrehten Effekt. Sie sollen dafür sorgen, dass das Fahrzeug stärker auf die Straße gepresst wird.