1278 Suchergebnisse

ISAAC NEWTON (1643-1727) entdeckte einen grundlegenden Zusammenhang zwischen Kraft, Masse und Beschleunigung, der als 2. newtonsches Gesetz, Grundgesetz der Mechanik oder newtonsches Grundgesetz bezeichnet wird und lautet:

$\begin{array}{l}\overrightarrow{F}=m\cdot \overrightarrow{a}\\ F\text{auf einen Körper wirkende (resultierende) Kraft}\\ m\text{Masse des Körpers}\\ a\text{Beschleunigung des Körpers}\end{array}$

Etwas allgemeiner kann man auch formulieren:

$\begin{array}{l}\overrightarrow{F}=\frac{\Delta \overrightarrow{p}}{\Delta t}\text{oder in differenzieller Schreibweise}\overrightarrow{F}=\frac{\text{d}\overrightarrow{p}}{\text{d}t}\\ \text{Dabei bedeuten:}\Delta \overrightarrow{p}\text{, d}\overrightarrow{p}\text{Impulsänderung des Körpers}\\ \Delta t\text{, d}t\text{Zeitintervall}\\ \\ \end{array}$

Wichtige Größen zur Beschreibung der Bewegung von Körpern sind der Ort und der Weg, den ein Körper zurücklegt.
Unter dem Ort x, an dem sich ein Körper befindet, versteht man seine Lage in einem Bezugssystem zu einem bestimmten Zeitpunkt. Der Ort kann sich mit der Zeit ändern.
Der davon zu unterscheidende Weg s gibt an, wie groß die Länge der Bahn zwischen zwei Orten bei einer Bewegung ist.

* 19.02.1623 Clermont/Auvergne
† 19.08.1662 Paris

Er war ein französischer Mathematiker, Naturforscher und Philosoph, schrieb bereits mit 17 Jahren eine Abhandlung über Kegelschnitte und konstruierte Additions- und Subtraktionsmaschinen. Zu seinen physikalischen Forschungen gehört die Untersuchung der Abhängigkeit des Luftdrucks von der Höhe.
Nach BLAISE PASCAL sind die Einheit des Druckes (ein Pascal, 1 Pa) und die von N. WIRTH entwickelte Programmiersprache benannt.

In der Physik wird ein von seiner Umgebung abgegrenzter Bereich als System oder als physikalisches System bezeichnet. Je nach der Art der Abgrenzung zwischen System und Umgebung unterscheidet man zwischen offenen, geschlossenen und abgeschlossenen Systemen.
Physikalische Größen, die in einem abgeschlossenen System einen bestimmten Betrag haben, bezeichnet man als Erhaltungsgrößen. Solche Erhaltungsgrößen sind z.B. die Energie, der Impuls und der Drehimpuls.

Potenzielle Energie und Potenzial sind wichtige Größen zur Charakterisierung eines Gravitationsfeldes.
Die potenzielle Energie eines Körpers ist von der Stärke des Gravitationsfeldes, von seiner Masse und davon abhängig, auf welches Bezugsniveau man die potenzieller Energie bezieht. In der Physik ist es üblich, die potenzielle Energie im Unendlichen null zu setzen.
Das Potenzial charakterisiert das Feld und ist damit eine Feldgröße. Unter dem Potenzial eines Punktes im Gravitationsfeld versteht man einen Zustand des Feldes, der ein Maß für die potenzielle Energie eines Körpers im betreffenden Punkt ist, wobei als Bezugspunkt (Nullniveau) ein Punkt im Unendlichen gewählt wird.

Das Periodensystem der Elemente (PSE) enthält zu allen Elementen Informationen über wichtige Eigenschaften, Elektronenkonfigurationen, Vorkommen, Verbindungen und die wichtigsten Verwendungen. Außerdem sind jeweils wichtige Stoffkonstanten und die Häufigkeit des Vorkommens in der Natur angegeben. Dazu gehört auch eine Übersicht über die häufigsten Nuklide der einzelnen Elemente. Darüber hinaus gibt es einen kurzen geschichtlichen Abriss über die Entdeckung des jeweiligen Elements.
Klicken Sie auf das nebenstehende Bild, um das Vollbild des Periodensystems zu sehen. Dort können Sie durch Anklicken des jeweiligen Elements zahlreiche Informationen abrufen.

Eine Rakete wird durch den Rückstoß ausströmender Gase vorwärts getrieben. Sie nutzt damit zur Fortbewegung den Impulserhaltungssatz.
Das hierbei genutzte Prinzip wird als Rückstoßprinzip oder als Raketenprinzip bezeichnet.
Die Endgeschwindigkeit, die eine Rakete erreichen kann, wird durch die Raketengrundgleichung bestimmt. Sie wurde erstmals von dem russischen Forscher KONSTANTIN EDUADOWITSCH ZIOLKOWSKI (1857-1935) angegeben.

Mit Beginn der Raumfahrt in den fünfziger Jahren des 20. Jahrhunderts rückte auch der Mond als der uns nächste natürliche Himmelskörper in den Mittelpunkt der Aufmerksamkeit. In den sechziger Jahren kam es zwischen den USA und der Sowjetunion zu einem regelrechten Wettlauf zum Mond. Als erster Mensch betrat am 21.07.1969 der amerikanische Astronaut NEIL ARMSTRONG die Mondoberfläche. Ihm folgten bis 1972 eine Reihe weiterer amerikanischer Astronauten. Dann wurde das amerikanische Mondlandeprogramm eingestellt.

Wenn Körper aufeinanderhaften, gleiten oder rollen, tritt Reibung auf. Dabei wirken zwischen den Körpern Kräfte, die als Reibungskräfte bezeichnet werden. Reibungskräfte sind immer so gerichtet, dass sie der Bewegung entgegenwirken und diese hemmen oder verhindern.
Die wesentliche Ursache für das Auftreten von Reibungskräften liegt in der Oberflächenbeschaffenheit der Körper begründet.
Je nach der Art der Bewegung der Körper aufeinander unterscheidet man zwischen Haftreibung, Gleitreibung und Rollreibung. Die betreffenden Kräfte werden als Haftreibungskraft, Gleitreibungskraft und Rollreibungskraft bezeichnet.

Schwingende Körper (Schwinger, Oszillatoren) können durch Energiezufuhr von außen zu erzwungenen Schwingungen angeregt werden. Ist die Erregerfrequenz gleich der Eigenfrequenz des Schwingers, so erreicht die Amplitude der Schwingung ein Maximum. Das wird als Resonanz bezeichnet. Die Resonanzbedingung lautet:

$\begin{array}{l}{f}_E=f_0\\ f_E\text{Erregerfrequenz}\\ f_0\text{Eigenfrequenz des Schwingers}\end{array}$

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.