Wie messen wir eine Kraft Fx ?

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Wie messen wir eine Kraft Fx ?





Antwort Über ein Kräftegleichgewicht ! (Messen
heißt Vergleichen!)

• Verformende Kraft Fxz.B. Zugkraft, Schwerkraft
• Rückstellkraft FRInnere Kraft in der Feder, die
  für die Wiederherstellung der ursprünglichenForm
  der Feder sorgt, wobei bekannt ist
• FR D d , D materialtypische
  Federkonstante

Im Kräftegleichgewicht (also bei resultierender
Kraft 0) ist Fx so groß wie die bekannte Kraft
FR!
Kraftwirkungen
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Elastische Kräfte

• Statischer Fall
  Kräftegleichgewicht Hookesches Gesetz
• Dynamischer FallZusätzliche verformende Kraft
  fällt nach kurzer Zeit wieder weg, rücktreibende
  Kraft und Gewichtskraft überwiegen abwechselnd
  ? Schwingung um die Gleichgewichtslage
• im elastischen Fall harmonische Schwingung
• mit ,

Kraftwirkungen
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Reibungskräfte

• Ursache Oberflächenrauhigkeit
• Kleine Unebenheiten der Oberflächen verhaken sich
  und hemmen so die Verschiebung.
• Die Schwerkraft/Gewichtskraft FG drückt den
  Gegenstand in die Unterlage.
• Genauer Die Kraft, die senkrecht auf die
  Unterlage wirkt (Auflagekraft FN )
• Die Reibung wird gekennzeichnet durch den
  Reibungskoeffizienten

Starke Vergrößerung
Verzahnung der Oberflächen bei der Reibung
Kraftwirkungen
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Reibungskräfte

• Wechselwirkung zwischen den Oberflächen eines
  (ruhenden oder bewegten) Gegenstandes und seines
  Untergrundes.
• Haftreibung Bewegung
  wird verhindert
• Gleitreibung und
  Rollreibung
• Bewegung wird durch eine konstante Kraft
  gebremst.

Kraftwirkungen
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Reibungskräfte
Die Gleitreibungskraft ist kleiner als
die Haftreibungskraft !
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Kräfte bei der Rotation

• Kräftefreie Bewegung geradlinig, gleichförmig
• Drehbewegung Fortlaufende Richtungsänderung
  aufgrund einer wirkenden Kraft.
• Bei einer Bewegung mit konstanter
  Geschwindigkeit wirkt eine konstante
  Zentralkraft.
• Richtungsänderung auf den Mittelpunkt der
  Kreisbahn hin Zentripetalkraft
• Beispiel Schleuderversuch

Kraftwirkungen
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Kräfte bei der Rotation

• Beschreibung der Drehbewegung
• über die Winkeländerung
• Winkelgeschwindigkeit
• Geschwindigkeit einer Masse
• ist tangential zur Kreisbahn gerichtet
• (Bahngeschwindigkeit)
• Wie bestimme ich ?

pro Zeit
Kraftwirkungen
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Kräfte bei der Rotation

• Die Beschleunigung (und damit die
• Kraft) der rotierenden Masse besitzt sowohl
  eine tangentiale
• als auch radiale Komponente . Wie
  bestimme ich ?

Die Bahngeschwindigkeiten in Abb. a) zu den
jeweiligen Zeitpunkten 1, 2, 3 und 4 sind in Abb.
b) von einem gemeinsamen Punkt M aus aufgetragen.
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Kraftwirkungen
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Kräfte bei der Rotation
Die Zusatzgeschwin- digkeit in je einem
Zeitintervall verbindet benachbarte Pfeilspitzen.
Für eine Beschleunigung gilt immer
, und wegen der Ähnlichkeit der Dreiecke
(0,1,2) und (M,v1,v2) auch
.
Jetzt steht senkrecht auf !
(Zentripetalbeschleunigung)
(Zentripetalkraft)
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Planetenbahnen

• Zentripetalkraft Gravitation
• Keplersche Gesetze
• Die Umlaufbahnen aller Planeten haben die Form
  
  von einer Ellipse, wobei die Sonne in einem ihrer
  
  Brennpunkte steht.
• Die Verbindungslinie von der Sonne zu einem
• Planeten (Fahrstrahl) überstreicht in
  gleichen
• Zeitintervallen gleiche Flächen. (?t1
  ?t2 A1 A2)
• 3.

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Gezeiten
Ebbe
Flut
SPErde SPErde-Mond
Mond
Flut
Innerhalb von 24 h 2 x Ebbe 2 x Flut
Ebbe
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Kraftwirkungen
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Gezeiten
R
Erde
X
Mond
Schwerpunkt
R
Für Punkte A, B, C, D auf Erdoberfläche gilt Fg
nimmt mit der Entfernung vom Mond ab. FZ aber ist
konstant, da jeder Punkt auf einer Kreisbahn mit
gleichem Radius liegt (R Erdmittel- zu
Schwerpunkt).
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Scheinkräfte

• Betrachtet man die Bewegung eines Massenpunktes
  in einem rotierenden Bezugssystem, kann ein
  außenstehender Beobachter Scheinkräfte sofort
  aufklären. Ein Beteiligter (mitrotierender
  Beobachter) sucht vergebens nach dem
  Wechselwirkungspartner!!!
• Scheinkräfte - Zentrifugalkraft
• - Corioliskraft
• Zentrifugalkraft
• Die Zentrifugalkraft wirkt immer in
  rotierenden
• Bezugssystemen
  
  
• Ein mitbewegter Beobachter fühlt sich aus der
• Kreisbewegung hinaus gedrückt (Trägheitseffekt)

Kraftwirkungen
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Scheinkräfte

• Corioliskraft
• Die Corioliskraft wirkt nur bei bestimmten
  Relativbewegungen in einem rotierenden
  Bezugssystem
• Durch die Rotation der Erde entstehen aufgrund
  der
• Corioliskraft verschiedene Wetterphänomene
• Durch die Drehbewegung in den Südwind bzw.
  Nordwind hinein, entsteht
  der Eindruck des
  Südost- bzw. Nordost-Passats
• Tiefdruckgebiete drehen sich auf der Nordhalb-
  kugel gegen
  den Uhrzeigersinn und auf der
• Südhalbkugel im Uhrzeigersinn.
• (Hochdruckgebiete drehen sich genau anders
  herum.)

Kraftwirkungen