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Questions and Answers
Was beschreibt eine gleichförmige Kreisbewegung?
Was beschreibt eine gleichförmige Kreisbewegung?
- Die Richtung der Geschwindigkeit bleibt gleich.
- Der Betrag der Geschwindigkeit ist konstant. (correct)
- Die Geschwindigkeit ändert sich ständig.
- Es handelt sich um eine langsame Bewegung.
Wie wird der Zusammenhang zwischen Bahngeschwindigkeit v und Winkelgeschwindigkeit ω ausgedrückt?
Wie wird der Zusammenhang zwischen Bahngeschwindigkeit v und Winkelgeschwindigkeit ω ausgedrückt?
- v = ω - r
- v = ω + r
- v = ω * r (correct)
- v = ω/r
Was ist die Einheit für die Frequenz f?
Was ist die Einheit für die Frequenz f?
- Sekunde (s)
- Rad/s
- Meter (m)
- Hertz (Hz) (correct)
Was ist die Ursache für die Radialbeschleunigung ar bei einer gleichförmigen Kreisbewegung?
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Was beschreibt die Größe Winkelgeschwindigkeit ω?
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Wie lautet der Zusammenhang zwischen der Umlaufzeit T und der Frequenz f?
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Wie wird die Einheit der Winkelgeschwindigkeit ω auch bezeichnet?
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Welche Beziehung besteht zwischen Gradmaß und Bogenmaß?
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Was beschreibt das Trägheitsgesetz?
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Was ist ein Inertialsystem?
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Welche Gleichung beschreibt den Zusammenhang zwischen Kraft, Masse und Beschleunigung?
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Was bleibt bei einer gleichförmigen Kreisbewegung konstant?
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Welche Aussage trifft auf alle Inertialsysteme zu?
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Was ist zu unterscheiden, wenn von der Kraft F gesprochen wird?
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Was passiert, wenn die Masse m konstant ist und die Kraft F erhöht wird?
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Wie verändert sich die Beschleunigung a, wenn die Kraft konstant und die Masse m erhöht wird?
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Was beschreibt das Wechselwirkungsgesetz?
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Was ist der Hauptunterschied zwischen Wechselwirkung und Kräftegleichgewicht?
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Welche Aussage über Wechselwirkungskräfte ist richtig?
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Welche Kraftinteraktionen beschreibt das Beispiel eines Satelliten und der Erde?
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Was ist eine der Bedingungen für das Kräftegleichgewicht?
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Wie wird Auftriebskraft durch Wechselwirkung verursacht?
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Welche der folgenden Aussagen beschreibt am besten Wechselwirkungen?
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Was bedeutet die Kurzbezeichnung actio = reactio?
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Was beschreibt die Wirkungslinie im Zusammenhang mit Kräften?
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Welche der folgenden Kräfte wirkt bei einem Elektromagneten?
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Was ist die Einheit der Gewichtskraft?
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Welche Kraft wirkt einem Körper in Flüssigkeiten und Gasen entgegen?
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Was beschreibt das hookesche Gesetz bei der Messung von Kräften?
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Wie verändert sich der Widerstand eines Dehnungsmessstreifens (DMS) bei wirkender Kraft?
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Was bewirkt die Reibungskraft beim Fahrradfahren?
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Was geschieht beim Start einer Rakete bezüglich der Schubkraft?
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Was beschreibt Haftreibung?
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Wie wird die Reibungskraft $F_R$ berechnet?
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Was ist die Auswirkung einer Erhöhung der Geschwindigkeit auf die Luftwiderstandskraft?
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Was beschreibt Gleitreibung?
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Wie verändert sich die Normalkraft auf einer geneigten Ebene?
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Was bewirken Reibungskräfte?
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Was ist die Formel zur Berechnung der Luftwiderstandskraft?
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Welche Aussage über die Oberfläche ist richtig?
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Study Notes
Gleichförmige Kreisbewegung
- Eine gleichförmige Kreisbewegung ist eine beschleunigte Bewegung, bei der sich ein Körper mit konstanter Geschwindigkeit auf einer Kreisbahn bewegt.
- Beispiele: Gondel eines Riesenrads.
- Die Richtung der Geschwindigkeit ändert sich während der Bewegung ständig.
- Zur Beschreibung der Kreisbewegung werden die Umlaufzeit (T), die Drehzahl (n) und die Frequenz (f) verwendet.
- Die Beziehungen zwischen diesen Größen lauten: T = 1/f, f = n = 1/T.
- Für die Bahngeschwindigkeit (v) gilt in einer gleichförmigen Kreisbewegung: v = s/t, v = 2πr/T, v = 2πrn = 2πrf.
- Die Einheit der Drehzahl ist 1 s¹.
- Die Einheit der Frequenz ist Hertz (Hz): 1 Hz = 1 s¹.
- Die Winkelgeschwindigkeit (ω) beschreibt die Änderungsrate des Winkels pro Zeit: ω = Δφ/Δt = konstant.
- Für einen vollständigen Umlauf gilt: ω = 2π/T = 2πn = 2πf.
- Die Einheit der Winkelgeschwindigkeit ist 1 s¯¹.
- Die Winkelgeschwindigkeit ist ein axialer Vektor.
- Der Zusammenhang zwischen Bahngeschwindigkeit und Winkelgeschwindigkeit lautet: v = ωr.
- Bei einer gleichförmigen Kreisbewegung wirkt eine Kraft in Richtung des Zentrums, die eine Beschleunigung (Radialbeschleunigung, ar) in diese Richtung bewirkt.
Kräfte
- Kräfte können in unterschiedlicher Weise gemessen werden:
- Mit Federkraftmessern, die das Hookesche Gesetz nutzen: F = D · s.
- Mit Dehnungsmessstreifen (DMS), die eine Widerstandsänderung erzeugen, die proportional zur Kraft ist.
- Trägheit: Die Eigenschaft von Körpern, ihren Bewegungszustand beizubehalten.
- Das Trägheitsgesetz: Ein Körper bleibt in Ruhe oder in gleichförmiger geradliniger Bewegung, solange die Summe der auf ihn wirkenden Kräfte null ist (v = konstant bei ΣF₁ = 0).
- Bezugssysteme, in denen das Trägheitsgesetz gilt, werden als Inertialsysteme bezeichnet. Alle Inertialsysteme sind gleichberechtigt.
- Newtonsches Grundgesetz (2. Newtonsches Gesetz): Der fundamentale Zusammenhang zwischen Kraft, Masse und Beschleunigung: F = ma.
- Die Kraft F ist die beschleunigende Kraft.
- Die Richtungen von beschleunigender Kraft und Beschleunigung sind gleich.
- Die Geschwindigkeit des Körpers kann größer, kleiner oder gleich bleiben.
- Sonderfälle des Newtonschen Grundgesetzes:
- Für m = konstant: a = F/m.
- Für F = konstant: a = 1/m.
- Für a = konstant: F = m · a.
- Wechselwirkungskräfte: Kräfte, die zwischen zwei Körpern auftreten (z.B. Erde-Satellit).
- Wechselwirkungsgesetz: Die Kräfte sind gleich groß und entgegengesetzt gerichtet (F₁ = -F₂).
- Die Wechselwirkung ist von einem Kräftegleichgewicht zu unterscheiden.
- Bei einem Kräftegleichgewicht wirken mehrere Kräfte auf einen Körper.
Verschiedene Arten von Kräften
- Reibungskräfte:
- Haftreibung: Ein Körper haftet auf einer anderen Oberfläche (FR, v = 0).
- Gleitreibung: Ein Körper gleitet auf einer Oberfläche (F, v ≠ 0).
- Rollreibung: Ein Körper rollt auf einer Oberfläche (F, vx ≠ 0).
- Normalkraft: Die Kraft, die senkrecht auf eine Oberfläche wirkt.
- Bei einer waagerechten Ebene: FN = m · g.
- Bei einer geneigten Ebene: FN = FG · cos α = m · g · cos α.
- Reibungskraft: Abhängig von der Beschaffenheit der Oberfläche, der Normalkraft und der Reibungszahl (μ): FR = μ · FN.
- Luftwiderstandskraft (FL): Abhängig von Luftwiderstandsbeiwert (Cw), der umströmten Querschnittsfläche (A), der Dichte der Luft (ρ) und der Geschwindigkeit (v): FL = Cw · A · ρ · v².
- Reibungskräfte wirken bewegungshemmend und sind der Bewegungsrichtung entgegengesetzt.
- Die Luftwiderstandskraft beeinflusst den Kraftstoffverbrauch eines Pkw.
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