Physikalische Konzepte: Kraft, Gravitation, Elektrizität und Bewegung

Grundlegende physikalische Konzepte

Kraft: Jede Aktion kann den Zustand der Ruhe oder Bewegung eines Körpers verändern oder zu einer Verformung führen. Newton definierte Kraft als diejenige, die einem Körper der Masse 1 kg eine Beschleunigung von 1 m/s² verleiht.

Resultierende Kraft: Die vektorielle Summe aller Kräfte, die auf ein System wirken.

Bedingungen für das Gleichgewicht

1. Es darf keine translatorische Bewegung geben, d.h. die resultierende Kraft, die auf den Körper wirkt, muss Null sein.
2. Es darf keine Rotationsbewegung geben, d.h. das resultierende Drehmoment der Kräfte, die auf den Körper wirken, muss Null sein.

Universelles Gravitationsgesetz

Zwei materielle Teilchen ziehen sich gegenseitig mit einer Kraft an, die proportional zum Produkt ihrer Massen und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands zwischen ihnen ist.

Gravitationsfeld: Eine Störung, die ein Körper im Raum um sich herum erzeugt und die auf andere Massen wirkt.

Gewicht eines Objekts: Die Kraft, mit der die Erde es anzieht.

Coulombsches Gesetz

Die Kraft der Anziehung oder Abstoßung zwischen zwei punktförmigen elektrischen Ladungen ist direkt proportional zum Produkt der Ladungen und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands zwischen ihnen.

Elektrisches Feld: Eine Störung, die ein Körper im Raum um sich herum erzeugt und die auf andere elektrische Ladungen wirkt.

Dynamik

Der Teil der Physik, der die Bewegung von Körpern in Bezug auf die Kräfte untersucht, die sie verursachen.

Newtons Bewegungsgesetze

1. Erstes Gesetz (Trägheitsgesetz): Ein Körper verharrt in seinem Zustand der Ruhe oder der gleichförmigen geradlinigen Bewegung, wenn keine resultierende Kraft auf ihn wirkt.
2. Zweites Gesetz: Wenn eine resultierende Kraft auf einen Körper wirkt, erfährt er eine Beschleunigung, die direkt proportional zur einwirkenden Kraft ist, wobei die Masse des Körpers die Proportionalitätskonstante ist.
3. Drittes Gesetz (Wechselwirkungsgesetz): Wenn ein Objekt eine Kraft auf ein anderes Objekt ausübt, übt dieses wiederum eine gleich große, aber entgegengesetzt gerichtete Kraft auf das erste Objekt aus.

Mobil: Ein Körper in Bewegung in Bezug auf ein bestimmtes Bezugssystem.

Punktförmiges Mobil: Ein Mobil ohne Ausdehnung, d.h. auf einen Punkt reduziert.

Bezugssystem: Ein Punkt oder eine Menge von Punkten, anhand derer die Bewegung eines Körpers beschrieben wird.

Verschiebungsvektor: Der Vektor Δr, der die Punkte P₀ und P verbindet, ist der Vektor mit dem Ursprung in P₀ und dem Endpunkt in P.

Durchschnittsgeschwindigkeitsvektor: Der Quotient aus dem Verschiebungsvektor und dem Zeitintervall.

Durchschnittliche Geschwindigkeit: Das Verhältnis des zurückgelegten Weges zum Zeitintervall.

Momentane Geschwindigkeit: Der Vektor, dem sich der Durchschnittsgeschwindigkeitsvektor nähert, wenn das Zeitintervall gegen Null geht.

Tangentiale Komponente: Sie drückt die Änderung der Größe der Geschwindigkeit aus.

Normale Komponente: Sie drückt die Änderung der Richtung der Geschwindigkeit aus.

Normalkraft: Die Kraft, die eine Auflagefläche auf einen Körper ausübt, der sich auf ihr befindet.

Reibung: Die Kraft, die an der Kontaktfläche von Körpern entsteht und die der Bewegung entgegenwirkt.