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Transcript

Newtonsche
Gesetze

von Alex, Selina und tamino

1. Leben und Wirken

2. Trägheitsgesetz

3. Grundgleichung der Mechanik

4. Wechselwirkungsgesetz

5. Zusammenfassung

6. Quellen

Gliederung

1. Leben und
Wirken

  • geboren: 4. Januar 1643
  • gestorben: 31. März 1727
  • Astronom, Physiker und Mathematiker an der Universität Cambridge
  • Leiter der Royal Mint
  • „Philosophiae Naturalis Principia Mathematica“ --> drei newtonschen Gesetze der Bewegung und die Gravitationslehre – die Theorie der Schwerkraft

Issac newton

1. Leben und Wirken

Gravitation:
  • Alle Körper, die eine Masse besitzen, ziehen sich an. Diese Anziehung nennt man Gravitation oder auch Masseanziehung. Die Gravitationskraft ist die Kraft, die zwischen den Körpern aufgrund ihrer Masse wirkt.



2. Trägheitsgesetz

Trägheitssatz:
Der Satz besagt, dass ein Körper so lange in seinem Bewegungszustand der Ruhe oder gleichförmigen geradlinigen Bewegung verharrt, bis er durch äußere Kräfte dazu gezwungen wird, diesen zu ändern.
Unter der Bedingung ∑ F = 0 gilt:
v = konstant





äuß







Trägheitsgesetz

Beispiel im alltäglichen Leben:

Beschleunigung oder Bremsvorgang während der Autofahrt










Trägheitsgesetz

Erkenntnisse:

Wenn auf einen Körper keine äußeren Kräfte einwirken, bleibt der Körper im Ruhezustand.

Selbst ein in Bewegung gebrachter Körper würde sich mit konstanter Geschwindigkeit weiterbewegen, wenn keine äußeren Kräfte auf ihn einwirken.










3. Grundgleichung der Mechanik

=Aktionsprinzip
Wirkt eine resultierende Kraft F auf einen Körper der Masse m, so wird der Körper in Richtung der wirkenden Kraft beschleunigt.
Dabei gilt F⃗ =m⋅a⃗ =m⋅Δv⃗ /Δt

Wichtig:



1N=1kg⋅1m/s^2

Newtonsches Kraftgesetz

So gilt , eine doppelte, dreifache,... Kraft F führt zu einer doppelten, dreifachen... Beschleunigung a einer Masse m .

a∼F, wenn m konstant gehalten wird

Es gilt, eine doppelte, dreifache,... Masse m erfährt eine halb so große, ein Drittel so große,... Beschleunigung a , wenn die wirkende Kraft F konstant gehalten wird.

a∼1/m, wenn F konstant gehalten wird
F∼m⋅a

Proportionalitätsfaktor zwischen F und m⋅a hat den Wert 1








Newtonsches Kraftgesetz




1. Newtonsche Gesetz ist auch enthalten

Wenn keine Fres auf einen Körper wirkt, wird der Körper nicht beschleunigt und führt damit eine geradlinig-gleichförmige Bewegung aus
oder verharrt in Ruhe.
Dies entspricht der Aussage des 1. Newtonschen Gesetzes.









Aufgabe

Kraft beim Freistoß

Der Fussballspieler Christiano Ronaldo erteilt dem 430g schweren Fußball beim Freistoß eine mittlere Beschleunigung, die etwa zwölfmal so hoch ist wie die Erdbeschleunigung.


a) Mit welcher Kraft schießt er den Ball?

b) Welche Geschwindigkeit erreicht der Ball, wenn der Spieler 0,25s auf den Ball einwirkt?








Aufgabe

Lösung:


F=m⋅a⇒F=0,430kg⋅12⋅9,81m/s^2≈51N

Ronaldo wirkt also mit einer Kraft von ca. 51 N auf den Ball ein.

b) Aus der mittleren Beschleunigung und der Einwirkzeit kann man die Geschwindigkeitszunahme ΔV des Balls berechnen:

a=ΔV/Δt⇒ΔV=a⋅Δt⇒ΔV=12⋅9,81⋅0,25s≈29m/s

29m/s=3,6⋅29km/h≈100km/h






4. Wechselwirkungsgesetz

Das Wechselwirkungsgesetz besagt, dass zu jeder Kraft immer eine gleich große Gegenkraft wirkt. Das bedeutet, dass jede Aktion (actio) eine gleich große Reaktion (reactio) erzeugt.

Wechselwirkungskräfte≠Kräftegleichgewicht
Wechselwirkungskräfte greifen immer an zwei unterschiedlichen Körpern an!









A B


F⃗ F⃗








Ursache: Muskeln des Arms


F⃗ =−F⃗ actio=reactio








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4. Wechselwirkungsgesetz

Experiment:
Ich ziehe ein befestigtes Seil an der Wand in meine Richtung und werde somit selbst näher an die Wand gezogen .

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Aufgabe

Rückstoßprinzip Aufgabe:

Mit Wasserraketen lassen sich erstaunliche Höhen erreichen. Dazu wird eine Plastikflasche mit wenig Wasser gefüllt und mit Druckluft betankt. Ist der Druck groß genug, löst sich die Rakete aus der Halterung, das Wasser spritzt aus der Öffnung heraus und die Rakete hebt ab. Die Rakete hat ein Leergewicht von 0.12kg.


a) Trage die (2) wirkenden Kräfte ein. Bezeichne diese.

b) Für diese Versuchsrakete gilt die Raketengleichung: Fschub=mTreibsstoff/tbrenn*VAusström

Berechne die Schubkraft der Rakete.


Technische Daten: mH₂0 = 0,3kg; t = 2,5s; V = 35m/s










Aufgabe

Lösung:

geg: mT=0.3kg ges: Fschub
mR=0.12kg
t=2.5s
V=35m/s


Fschub=mTreibsstoff/tbrenn*VAusström

Fschub=0.3kg/2.5s*35m/s

Fschub=4.2N

Die Schubkraft beträgt 4.2N.
















5. Zusammenfassung

6. Quellen

  • Newtonsches Gesetz (Trägheitsgesetz) | LEIFIphysik,16.03.2022
  • Trägheitsgesetz: Beispiele, Formel & Experiment | StudySmarter,16.03.2022
  • Trägheitsgesetz – YouTube ,16.03.2022
  • DUDEN PAETEC Schulbuchverlag (2003) Formelsammlung,1 Auflage, Berlin, Mannheim
  • Duden Schulbuchverlag (2014) Physik Gymnasiale Oberstufe,1 Auflage,2 Druck, Berlin
  • 1. Newtonsches Gesetz (Trägheitsprinzip) - Erklärung und Experimente – YouTube ,16.03.2022
  • https://pixabay.com/de/vectors/search/rakete/ 12.03.2022
  • https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/physik/artikel/wechselwirkungsgesetz 12.03.2022
  • https://www.google.com/search?q=raketenmodell&client=firefox-b-d&sxsrf=APq-WBuS7RZuPW0VR45ZE51T9bvbIBMeBw:1647781337058&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=2ahUKEwifyYzq39T2AhVGR_EDHdboA4cQ_AUoAXoECAEQAw&biw=2560&bih=955&dpr=1#imgrc=vkqCtfOGiF9GJM 13.03.2022
  • https://www.leifiphysik.de/mechanik/impulserhaltung-und-stoesse/aufgabe/ariane-3 13.03.2022
  • https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/physik-abitur/artikel/das-wechselwirkungsgesetz-3-newtonsches-gesetz# 12.03.2022
  • https://findi.de/images/stories/schule/physik/lkphysik11/Wechselwirkungsgesetz.pdf 14.03.2022
  • https://www.leifiphysik.de/mechanik/kraft-und-bewegungsaenderung/grundwissen/3-newtonsches-gesetz-wechselwirkungsprinzip 14.03.2022
  • https://www.youtube.com/watch?v=skFzB2nmMwM 15.03.2022
  • https://prezi.com/qkdnwaidxnr4/newtonsche-gesetze/ 13.03.2022
  • https://www.leifiphysik.de/mechanik/kraft-und-bewegungsaenderung/grundwissen/2-newtonsches-gesetz-aktionsprinzip 15.03.2022

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