Grundlagen der klassischen Mechanik: Wichtige Definitionen

Kinematik und Bewegung

Pfad (Bahn)

Der Pfad ist die Linie, die die Bewegung eines Objekts beschreibt.

Verschiebung (Displacement)

Die Verschiebung ist der gerade Abstand zwischen der Ausgangsposition und der Endposition des Objekts.

Skalare Größen

Skalare Größen sind solche, die nur durch eine Zahl und eine Einheit angegeben werden (z. B. Temperatur, Strecke, Zeit, Masse).

Vektorielle Größen

Vektorielle Größen sind solche, die zusätzlich zu den oben genannten Angaben eine Richtung und einen Sinn benötigen, um spezifiziert zu werden (z. B. Geschwindigkeit und Kraft).

Komponenten eines Vektors

• Ursprung (Quelle): Das Ende des Vektors ohne den Pfeil.
• Richtung (Adresse): Die Linie, auf der der Vektor liegt.
• Sinn/Spitze: Ist durch den Pfeil gekennzeichnet.

Gleichförmige Geradlinige Bewegung (MRU)

Eine Bewegung, bei der die Bahn gerade ist und die Geschwindigkeit konstant bleibt.

Beschleunigte Bewegung

Dies ist die Bewegung, deren Geschwindigkeit sich mit der Zeit ändert.

• Fall 1: Wenn die Geschwindigkeit zunimmt, ist die Beschleunigung positiv.
• Fall 2: Wenn die Geschwindigkeit sinkt, ist die Beschleunigung negativ (Verzögerung).

Gleichmäßig Beschleunigte Geradlinige Bewegung (MRUA)

Die Bewegung, deren Bahn gerade ist und deren Beschleunigung konstant ist.

Gleichförmige Kreisbewegung

Die Bewegung, deren Flugbahn kreisförmig ist und deren Geschwindigkeitsbetrag konstant ist.

Dynamik und Newtons Gesetze

1. Newtonsches Gesetz oder Trägheitsprinzip

Wenn die resultierende Kraft auf einen Körper Null ist, behält der Körper seinen Zustand der Ruhe oder der gleichförmigen geradlinigen Bewegung (MRU) bei. Die Trägheit ist der Widerstand eines Körpers gegen die Änderung seines Bewegungszustandes.

2. Newtonsches Gesetz oder Grundgleichung der Dynamik

Wenn auf ein Objekt der Masse m eine Kraft F angewandt wird, erfährt das Objekt eine Beschleunigung, die proportional zur Kraft ist (F = m · a).

3. Newtonsches Gesetz oder Aktions-Reaktions-Prinzip

Wenn ein Objekt auf ein anderes Objekt eine Kraft (Aktion) ausübt, reagiert das zweite Objekt mit einer gleich großen und entgegengesetzten Kraft (Reaktion). Diese beiden Kräfte greifen an verschiedenen Körpern an.

Reibung

Eine Kraft, die der Bewegung stets entgegenwirkt.

Hookesches Gesetz

Die Verlängerung einer Feder ist proportional zur Größe der Kraft, die sie erzeugt.

Mechanik der Fluide

Dichte

Das Verhältnis von Masse zu Volumen (ρ = m/V).

Druck

Das Verhältnis zwischen der einwirkenden Kraft und der Fläche, auf die sie wirkt (P = F/A).

Pascalsches Prinzip

Der Druck, der auf eine eingeschlossene Flüssigkeit ausgeübt wird, wird gleichmäßig in alle Richtungen mit gleicher Intensität übertragen.

Hydraulische Bremsen

Eine kleine Kraft, die auf das Bremspedal ausgeübt wird, wird über die Bremsflüssigkeit auf den Bremsmechanismus der Räder übertragen (Anwendung des Pascalschen Prinzips).

Hydraulische Hebebühne (Hebewerk)

Diese besteht aus zwei zylindrischen Behältern unterschiedlicher Größe, die miteinander verbunden und mit Flüssigkeit gefüllt sind.

Archimedisches Prinzip

Ein in eine Flüssigkeit eingetauchter Körper erfährt einen senkrecht nach oben gerichteten Auftrieb, der gleich dem Gewicht der verdrängten Flüssigkeitsmenge ist.