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Der niederländische Physiker CHRISTIAAN HUYGENS (1629-1695) entwickelte das nach ihm benannte Prinzip der Ausbreitung von Wellen:

Jeder Punkt, der von einer Welle getroffen wird, ist Ausgangspunkt einer kreis- oder kugelförmigen Elementarwelle. Die Elementarwellen überlagern sich zu einer neuen Wellenfront.

Mithilfe des huygensschen Prinzips kann man die Ausbreitung von Wellen, die Reflexion und Brechung sowie die Beugung beschreiben und erklären.
Der französische Naturforscher AUGUSTIN JEAN FRESNEL (1788-1827) erweiterte das huygenssche Prinzip zum huygens-fresnelschen Prinzip, mit dem auch die Interferenz von Wellen erklärt werden kann.

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

Für den Impuls gilt wie für die Energie und den Drehimpuls ein Erhaltungssatz, der als Impulserhaltungssatz oder als Gesetz von der Erhaltung des Impulses bezeichnet wird. Er lautet:

In einem kräftemäßig abgeschlossenen System bleibt der Gesamtimpuls erhalten. Es gilt:
$\overrightarrow{p}={\displaystyle \sum _{i=1}^n{\overrightarrow{p}}_i}={\displaystyle \sum _{i=1}^n{m}_i\cdot {\overrightarrow{v}}_i}=\text{konstant}$
 

* 24.12.1818 Salford bei Manchester
† 11.10.1889 Sale bei London

Er war ein englischer Physiker, maß das mechanische Wärmeäquivalent und legte damit wesentliche Grundlagen für die Entdeckung des Gesetzes von der Erhaltung der Energie.
Nach ihm ist die heute gebräuchliche Einheit der Energie - das Joule (1 J) benannt.

Das Aufsteigen von Flüssigkeiten in engen Röhren (Kapillaren) oder Hohlräumen wird als Kapillarität bezeichnet. Man kann sie z.B. unmittelbar beobachten, wenn man ein Stück Zucker mit einer Ecke in Tee oder Kaffee hält.
Für die Kapillarität gilt: Je enger eine Röhre oder ein Hohlraum ist, umso höher steigt beispielsweise Wasser. Ursache für die Kapillarität sind die Molekularkräfte und die sich daraus ergebende Oberflächenspannung der Flüssigkeit.
Es gibt auch Flüssigkeiten, bei denen genau der umgekehrte Effekt auftritt, also die Flüssigkeit in einer engen Röhre nicht aufsteigt, sondern abfällt.

* 27.12.1571 Weil
† 15.11.1630 Regensburg

Er war einer der bedeutendsten Astronomen der frühen Neuzeit und entdeckte die nach ihm benannten drei Gesetze der Planetenbewegung, die keplerschen Gesetze. Damit gehört er neben NIKOLAUS KOPERNIKUS, GALILEO GALILEI und ISAAC NEWTON zu den Wegbereitern eines neuen wissenschaftlichen Weltbildes, mit dem mittelalterliche Auffassungen überwunden und naturwissenschaftliche Erkenntnisse Grundlage der Vorstellungen wurden.

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).

Zwischen den Teilchen von Stoffen wirken zwischenmolekulare Kräfte, auch Molekularkräfte genannt. Die Erscheinung, dass zwischen den Teilchen eines Körpers anziehende Kräfte wirken, wird als Kohäsion bezeichnet. Die zwischen den Teilchen wirkenden Kräfte heißen Kohäsionskräfte.
Die Erscheinung, dass zwischen den Teilchen verschiedener Körper anziehende Kräfte wirken, wird als Adhäsion bezeichnet. Die zwischen den Teilchen wirkenden Kräfte heißen Adhäsionskräfte.
Eine Folge der Molekularkräfte ist die Oberflächenspannung, die unter anderem dazu führt, dass Regentropfen die Form einer Kugel einnehmen.

Die Geschwindigkeiten, die ein Körper mindestens erreichen muss, um von einem Himmelskörper aus auf eine Bahn um diesem 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.

Welche Kräfte bei einer Kreisbewegung wirken, hängt davon ab, welches Bezugssystem man zugrunde legt. Von einem Inertialsystem (unbeschleunigtes, ruhendes Bezugssystem) aus beschrieben gilt:

Damit sich ein Körper auf einer Kreisbahn bewegt, muss auf ihn eine Kraft in Richtung Zentrum der Kreisbewegung wirken. Diese Kraft wird als Radialkraft bezeichnet. Sie bewirkt die Radialbeschleunigung und hat den Betrag:

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

Zu dieser Radialkraft existiert nach dem Wechselwirkungsgesetz eine gleich große, entgegengesetzt gerichtete Gegenkraft, die keine besondere Bezeichnung trägt.
Von einem mitrotierenden (beschleunigten) Bezugssystem aus stellt sich der Sachverhalt anders dar: Auf einen Körper wirkt eine radial nach außen gerichtete Trägheitskraft, die als Zentrifugalkraft bezeichnet wird.

Der Begriff Kraft wird im Alltag und in der Physik in vielfältiger Weise verwendet. Während der Alltagsbegriff mit unterschiedlichen Begriffsinhalten genutzt wird, ist die physikalische Größe Kraft eindeutig definiert:
Die Kraft gibt an, wie stark ein Körper bewegt oder verformt wird. Sie ist eine Wechselwirkungsgröße und eine vektorielle (gerichtete) Größe. Die Wirkung einer Kraft ist abhängig von ihrem Betrag, ihrer Richtung und ihrem Angriffspunkt.

$\begin{array}{l}\text{Formelzeichen:}\overrightarrow{F}\\ \text{Einheit: ein Newton (1 N)}\\ \text{1 N = 1}\frac{\text{kg}\cdot \text{m}}{{\text{s}}^2}\end{array}$
Man unterscheidet u.a. elektrische Kräfte, magnetische Kräfte, Reibungskräfte, Druckkräfte, Radialkräfte, Gewichtskräfte, Schubkräfte, Spannkräfte und Zugkräfte, Adhäsionskräfte und Kohäsionskräfte, innere Kräfte und äußere Kräfte voneinander.

Kräfte sind vektorielle (gerichtete) Größen. Wenn auf einen Körper zwei Kräfte wirken, so setzen sich diese Teilkräfte vektoriell zu einer resultierenden Kraft zusammen. Die resultierende Kraft, kurz auch Gesamtkraft oder Resultierende genannt, kann rechnerisch oder zeichnerisch ermittelt werden. Der Betrag der resultierenden Kraft hängt vom Betrag der beiden Teilkräfte und vom Winkel zwischen ihnen ab. Die Resultierende kann zeichnerisch oder rechnerisch ermittelt werden.
Eine Kraft kann auch in Teilkräfte oder Komponenten zerlegt werden. Voraussetzung dafür ist aber, dass die Richtung der Komponenten bekannt ist. Wie bei der Kräftezusammensetzung können auch bei der Kräftezerlegung die Teilkräfte zeichnerisch oder rechnerisch ermittelt werden.

Der Kraftstoß kennzeichnet die zeitliche Wirkung einer Kraft auf einen Körper. Der Impuls dagegen ist eine Größe, die den Bewegungszustand eines Körpers unter Einbeziehung seiner Masse charakterisiert. Zwischen diesen beiden Größen besteht ein enger Zusammenhang. Jeder Kraftstoß ist mit einer Impulsänderung verbunden:
$\overrightarrow{F}\cdot \Delta t=m\cdot \Delta \overrightarrow{v}\text{oder}\overrightarrow{I}=\Delta \overrightarrow{p}$
Während der Kraftstoß einen Vorgang kennzeichnet und damit eine vektorielle Prozessgröße ist, beschreibt der Impuls den Bewegungszustand eines Körpers und ist eine vektorielle Zustandsgröße.

Alle einfachen mechanischen Anlagen, mit deren Hilfe man den Betrag oder die Richtung von Kräften oder beides verändern kann, werden als kraftumformende Einrichtungen bezeichnet. Zu diesen kraftumformenden Einrichtungen gehören die verschiedenen Arten von Hebeln, feste und lose Rollen, Flaschenzüge und geneigte Ebenen. Auch hydraulische und pneumatische Anlagen kann man zu ihnen zählen.
Für alle kraftumformenden Einrichtungen gilt die Goldene Regel der Mechanik.

Zum sicheren Durchfahren einer Kurve muss bei jedem Fahrzeug eine Kraft in Richtung Zentrum der Kreisbewegung wirken. Diese radial gerichtete Kraft, die Radialkraft, wird durch die Reibung zwischen Straße und Reifen aufgebracht.
Die aufzubringende Radialkraft ist umso größer,

• je größer die Geschwindigkeit des Fahrzeuges ist,
• je größer seine Masse ist,
• je kleiner der Krümmungsradius der Kurve ist.

Welche Kräfte bei einer Kurvenfahrt tatsächlich wirken und wie schnell man eine Kurve durchfahren kann, hängt auch davon ab, ob die Kurve überhöht ist und ob man die Bewegung eines vierrädrigen oder eines zweirädrigen Fahrzeuges betrachtet.

Schall, der als belästigend empfunden wird oder gar zu gesundheitlichen Schäden führen kann, wird als Lärm bezeichnet. Die stärkste Lärmquelle ist bei uns der Straßenverkehr. Lärm kann den menschlichen Körper stark beeinflussen und zu körperlichen Schäden führen.
Die Vermeidung von Lärm ist der beste Lärmschutz. Wo Lärm unvermeidlich ist, sollte er gedämpft oder gedämmt werden.

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. Sie kann berechnet werden mit den Gleichungen:

$P=\frac{\text{d}W}{\text{d}t}P=\frac{\Delta W}{\Delta t}P=\frac{W}{t}$

Die Geschichte der Entdeckung des Luftdrucks reicht von der Antike bis ins 17. Jahrhundert. Sie war eng mit der Suche nach dem luftleeren Raum, dem Vakuum, verbunden. Um 1630 wurde GALILEO GALILEI von Brunnenbauern auf ein Problem aufmerksam gemacht, der seinen Schüler EVANGELISTA TORRICELLI mit der Lösung beauftragte. TORRICELLI konnte erstmals den Luftdruck messen.
BLAISE PASCAL, der davon erfuhr, baute das erste Barometer. Weltberühmt wurde OTTO VON GUERICKE mit seinen ?Magdeburger Halbkugeln?, mit denen er 1654 die Wirkung des Luftdrucks eindrucksvoll nachwies. Der Luftdruck ist eine spezielle Art des Schweredruckes. Er kommt durch die Gewichtskraft der Luftsäule (Atmosphäre) zustande und ist deshalb am Erdboden am größten. Der normale Luftdruck bei 0 °C in Höhe des Meeresspiegels wird als Normdruck bezeichnet. Er hat einen Betrag von
1.013,25 hPa = 1.013,25 mbar = 101,325 kPa = 760 Torr.

Luftdruck und Wetter hängen eng miteinander zusammen. Ein Hochdruckgebiet ist häufig mit schönem Wetter, ein Tiefdruckgebiet mit schlechtem Wetter verbunden. Von den Druckunterschieden in der Atmosphäre ist es auch abhängig, in welcher Richtung und mit welcher Geschwindigkeit Wind weht. Druck- und Temperaturunterschiede bestimmen Luftströmungen an Bergen (Steig- und Fallwinde), Aufwinde oder die Entstehung von Föhn. Je nach den vorhandenen Bedingungen entstehen Wolken und Niederschlag in Form von Regen, Schnee oder Hagel. Aus zahlreichen Beobachtungsdaten und Messwerten ergeben sich kurz- und mittelfristige Wettervorhersagen.

Luftschiffe sind Fluggeräte, die ab etwa 1890 in größerem Umfange entwickelt wurden und die vor allem zwischen 1910 und 1937 eine wichtige Rolle als Transportmittel für Post, Personen und Güter spielten. Die Entwicklung der Luftschiffe ist eng mit dem Namen von FERDINAND GRAF VON ZEPPELIN (1837-1917) verbunden, weshalb sie auch als Zeppeline bezeichnet werden.
Nach 1937 spielten sie keine Rolle mehr. Nur vereinzelt wurden nach dem Zweiten Weltkrieg kleinere Luftschiffe für Werbezwecke genutzt.
In den neunziger Jahren des 20. Jahrhundert begann in Deutschland die Entwicklung neuer Zeppeline für Tourismus und als Transportmittel. Es handelt sich dabei um den Zeppelin NT und um den Cargolifter, dessen Entwicklung inzwischen aber eingestellt wurde.

Manometer oder Druckmesser sind Geräte, mit denen man den Druck in Flüssigkeiten und Gasen sowie den Druck messen kann, den feste Körper ausüben. Die einfachste Form von Manometern sind U-Rohr-Manometer, auch Flüssigkeitsmanometer genannt, und Membran-Manometer. Zur Druckmessung werden auch Drucksensoren unterschiedlicher Bauart verwendet.
Geräte zur Messung des Luftdrucks werden als Barometer bezeichnet.

Bei der Beschreibung der Bewegung von Körpern oder der Wirkung von Kräften auf Körper ist es an vielen Stellen sinnvoll, nicht den jeweiligen realen Körper, sondern ein Modell von ihm zu betrachten. Das ermöglicht es überhaupt erst, physikalische Gesetze in überschaubarer Weise zu formulieren. Je nachdem, ob man die Abmessungen eines Körpers vernachlässigen kann oder nicht, nutzt man die Modelle Massepunkt oder starrer Körper.
Während man sich bei dem Modell Massepunkt die gesamte Masse eines Körpers in einem Punkt vereinigt denkt, wird beim Modell starrer Körper der reale Körper als System von starr miteinander verbundenen Masseelementen betrachtet.

Man unterscheidet grundsätzlich zwischen der trägen und der schweren Masse. Die träge Masse ist ein Maß dafür, wie sehr sich ein Körper einer Bewegungsänderung widersetzt, die schwere Masse gibt an, wie schwer oder leicht ein Körper ist. Experimentell kann die Äquivalenz der schweren und trägen Masse nachgewiesen werden.
In der klassischen Mechanik ist die Masse eine Erhaltungsgröße und somit unabhängig vom Ort und Bewegungszustand des Körpers. In der relativistischen Mechanik ist sie jedoch eine Funktion der Geschwindigkeit und nimmt mit dieser zu. Man spricht von der relativistischen Massezunahme.
Zur experimentellen Bestimmung der Masse benutzt man Waagen, die es in den unterschiedlichsten Bauarten gibt und die auf verschiedenen physikalischen Gesetzten beruhen.

* 25.11.1814 Heilbronn
† 20.03.1878 Heilbronn

Er war ein deutscher Arzt und Naturforscher und entwickelte, ausgehend von medizinischen Erkenntnissen, die Idee von der Gleichwertigkeit, Konstanz und Überführbarkeit der damals bekannten Energieformen. Damit war er der Erste, der den allgemeinen Energieerhaltungssatz formulierte.

* 04.01.1643 Woolsthorpe
† 31.03.1727 Kensington.

Er war ein englischer Physiker, Mathematiker und Astronom und einer der bedeutendsten Naturwissenschaftler der Geschichte. NEWTON entdeckte die Gravitation als universelle Kraft, die das Sonnensystem zusammenhält. Er fand die Grundgesetze der Mechanik und führte die Begriffe Kraft und Masse ein, entdeckte die Farbzerlegung des Lichtes und erklärte optische Erscheinungen mit seiner Korpuskeltheorie. In der Mathematik leistete NEWTON einen entscheidenden Beitrag zur Entwicklung der Differentialrechnung.