Grundlagen der Physik: Kinematik, Dynamik und Energie

Grundbegriffe der Kinematik

• Bahnkurve: Die Linie, die von den verschiedenen Punkten gebildet wird, die ein Körper auf seinem Weg durchläuft.
• Referenzsystem: Ein Punkt oder eine Reihe von Punkten, die die Bewegung eines Körpers beschreiben.
• Ortsvektor: Ein Vektor, der ausgehend vom gewählten Referenzsystem auf einen Punkt P zeigt.
• Momentangeschwindigkeit: Der Grenzwert der mittleren Geschwindigkeit, wenn das Zeitintervall gegen Null tendiert.
• Momentanbeschleunigung: Der Grenzwert der mittleren Beschleunigung, wenn das Zeitintervall gegen Null tendiert.

Physikalische Größen

• Skalare Größen: Werden durch eine reelle Zahl und eine Einheit bestimmt.
• Vektorielle Größen: Sind erst vollständig bestimmt, wenn Betrag, Richtung und Sinn angegeben sind.

Messfehler

• Absoluter Fehler: Die Differenz zwischen dem gemessenen Näherungswert und dem wahren Wert.
• Relativer Fehler: Das Verhältnis des absoluten Fehlers zum wahren Wert; ein Maß für die Genauigkeit der Messung.

Bewegungsarten

• MRU (Gleichförmige Bewegung): Eine Bewegung, bei der der Geschwindigkeitsvektor konstant bleibt.
• MRUA (Gleichmäßig beschleunigte Bewegung): Eine Bewegung auf einer geraden Bahn mit konstanter Beschleunigung.

Kräfte und Dynamik

Hookesches Gesetz

Die Verformung eines Körpers ist direkt proportional zur einwirkenden Kraft.

Drehmoment eines Kräftepaares

Das Drehmoment ist das Produkt aus der Kraft und dem Hebelarm. Die Richtung steht senkrecht zur Ebene, der Sinn hängt von der Kraftrichtung ab.

Newtonsche Gesetze

• 1. Gesetz (Trägheitsprinzip): Ein Körper bleibt in Ruhe oder in gleichförmiger geradliniger Bewegung, sofern keine äußere Kraft auf ihn wirkt oder die resultierende Kraft Null ist.
• 2. Gesetz (Dynamik): Wirkt eine Kraft auf einen Körper, so erfährt er eine Beschleunigung, die direkt proportional zur Kraft und umgekehrt proportional zur Masse ist.
• 3. Gesetz (Wechselwirkungsprinzip): Übt ein Körper eine Kraft auf einen anderen aus, so übt dieser eine gleich große, aber entgegengesetzt gerichtete Kraft aus.

Spezielle Kräfte

• Normalkraft: Die Kraft, die eine Auflagefläche auf einen Körper ausübt.
• Zentripetalkraft: Die Kraft, die einen Körper auf einer Kreisbahn hält.

Energie

• Energie allgemein: Die physikalische Größe, die es Körpern ermöglicht, Änderungen an sich selbst oder an anderen Körpern vorzunehmen.
• Kinetische Energie: Energie, die ein Körper aufgrund seiner Bewegung besitzt.
• Potentielle Energie: Energie, die ein Körper aufgrund seiner Lage im Schwerefeld der Erde besitzt.

Elektrizitätslehre

• Stromstärke: Die Ladungsmenge, die pro Zeiteinheit durch einen Leiterquerschnitt fließt.
• Elektrischer Widerstand: Der Widerstand, den ein Leiter einer bestimmten Länge und eines bestimmten Querschnitts dem Strom entgegensetzt.
• Joulesche Wärme: Die Umwandlung elektrischer Energie in Wärmeenergie in einem Leiter.
• Elektromotorische Kraft (EMK): Die Energie, die ein Generator pro Ladungseinheit zur Verfügung stellt.