Kräfte

Kräfte
Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Isaac_Newton
Coulomb Wechselwirkung
(Coulomb´sche Torsionswaage)
Gravitation
(Cavendish Versuch)
Was sind Kräfte ?
• Fähigkeit die Bewegung eines Körpers zu ändern (Beschleunigung)
• Fähigkeit einen Körper zu verformen
Kraftbegriff schon von Archimedes eingeführt.
Î Moderne Kraftbegriff geht auf Isaac Newton zurück (Ende 17. Jhdt.)
Einheit ist Newton [N]; nach ihm wegen seiner Bewegungsgesetze
NEWTON´sche AXIOME
Newton´sche Axiome
1 Trägheitsprinzip
Körper verharrt in Ruhe oder gleichförmiger Bewegung solange die Summe aller auf ihn
einwirkenden Kräfte = 0
2 Aktionsprinzip
Kraft die auf einen freien Körper ausgeübt wird bewirkt eine Änderung von dessen Impuls
v dpv
F=
dt
mit
v
v
p = m⋅v
v
v
dv
F = m⋅
dt
v
v
F = m⋅a
„Definition“ der Kraft; Prototyp einer Bewegungsgleichung
3 Reaktionsprinzip
Wenn 2 Körper vorhanden sind, treten Kräfte immer paarweise auf
v
v
FA→ B = − FB → A
4 Fundamentale Grundkräfte
1 starke WW
1
stark
10-15m
Wirkt zwischen Kernteilchen (Anziehung)
2 elektromagnetische WW
Wirkt zwischen Ladungen
3 schwache WW
∞
10-2
10-13
10-18m
Wirkt bei Zerfällen oder Umwandlung von Elementarteilchen
(β-Zerfall)
4 Gravitation
10-38
schwach
∞
Coulomb´sche Drehwaage
v
q1 ⋅ q2
F = C E ⋅ 2 ⋅ rˆ
r
CE =
q2
q1
1
4 ⋅π ⋅ε 0
F
r
ε 0 = 8.8544 ⋅10 −12
Quelle: http://www.physik.uni-regensburg.de/infra/vorlvorb/VorlVorb/Versuche/VK_21_4_4_H.html
⎡ C2 ⎤
⎢
2⎥
⎣N ⋅m ⎦
Verhalten von Ladungen
F
F
F
-
-
F
-
F
+
v
q1 ⋅ q2
F = C E ⋅ 2 ⋅ rˆ
r
proportional zu
Ladung
umgekehrt proportional zu
Quadrat des Abstandes
F
+
+
Bestimmung der Gravitationskonst.
Cavendish (1798)
Die Gravitationskonstante, meist
durch das Formelzeichen G dargestellt,
ist eine ursprünglich von Isaac Newton
eingeführte Universalkonstante, die bei
bekanntem Abstand zweier massiver
Objekte deren gegenseitige
Massenanziehungskraft bestimmt
v
m⋅M
F = G ⋅ 2 ⋅ rˆ
r
Quelle: http://www.siegfriedtrebuch.com
Torsionswaage
Versuchsaufbau
x
l
α
l = 10 cm = 0.1 m
r = 4.75 cm = 0.0475 m
L = 13.5 m
M = 1.5 kg
2α
Lichtquelle
S ⋅l⋅r
G=
4⋅ L ⋅ M ⋅t2
2
L
S
Maßstab

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