Klassische Mechanik und Kraftmaschine: Unterschied zwischen den Seiten
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'''Kraftmaschinen''' setzen eine [[Energie]]form wie thermische oder elektrische Energie in mechanische Energie bzw. [[Arbeit]] um. Sie werden vor allem zum Antrieb von [[Arbeitsmaschine|Arbeitsmaschinen]] oder [[Fahrzeug|Fahrzeugen]] verwendet. Man unterscheidet nach der verwendeten Energiequelle in |
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'''Klassische Mechanik''' (oft auch Newtonsche Mechanik, nach [[Isaac Newton]], der wichtige fundamentale Beiträge zu deren Verständnis lieferte) ist die Physik sich bewegender Objekte der alltäglichen Art. Beispiele von Problemen, die mit klassischer Mechanik gut beschrieben werden können sind Eishockey-Pucks, freier Fall von Objekten, [[Planetenbewegung]]en und Kreisel. Die klassische Mechanik versagt bei Problemen, die [[Relativitätstheorie|relativistische]] oder |
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[[Quantenmechanik|quantenmechanische]] Effekte zeigen. |
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*[[Wärmekraftmaschine|Wärmekraftmaschinen]] |
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*[[Wasserkraftmaschine|Wasserkraftmaschinen]] |
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Das Meiste der klassischen Mechanik lässt sich aus Newtons Bewegungsgleichungen ableiten: |
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*[[Elektromotor|Elektromotoren]] |
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*Jeder Körper bewegt sich gleichförmig auf einer geraden Linie, sofern keine [[Kraft|Kräfte]] auf ihn wirken. |
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''siehe auch:'' [[Motor]] |
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*Die Geschwindigkeitsänderung eines Körpers ist proportional zur Kraft, die auf ihn wirkt. |
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*Wenn Körper A eine Kraft auf Körper B ausübt, so übt Körper B dieselbe Kraft in umgekehrter Richtung auf Körper A aus (actio=reactio). |
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Wenn wir folgende Abkürzungen verwenden (<b>fett</b> heißt [[Vektor|vektorielle]] Größe, Einheit in Klammern): |
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*t Zeit ([[SI]]:[[Sekunde]]) |
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*m Masse eines Körpers ([[Kilogramm]]) |
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*<b>s</b> Distanz ([[Meter]]) |
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*<b>v</b> Geschwindigkeit ([[Meter]]/[[Sekunde]]) |
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*<b>a</b> Beschleunigung ([[Meter]]/[[Sekunde]]²) |
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*<b>F</b> Kraft (von Force, engl.) ([[Newton (Einheit)|Newton]]=[[Kilogramm]]*[[Meter]]/[[Sekunde]]²) |
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können wir einige Zusammenhänge ganz axiomatisch aufbauen. Was heißt Geschwindigkeit eigentlich? Bei einer konstanten Geschwindigkeit können wir eine bestimmte Zeit warten und die zurückgelegte Distanz messen. Dann hat der Körper die Geschwindigkeit |
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:<b>v</b> = <b>s</b>/t |
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Wenn gleichzeitig eine Kraft auf den Körper wirkt, bekommen wir damit jedoch nur eine Art Durchschnittsgeschwindigkeit! Was heißt nun Geschwindigkeit? Hier hat Newton seinen großen Durchbruch gehabt: er definierte die Ableitung einer Größe |
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:<b>v</b> = <i>d</i><b>s</b>/<i>d</i>t |
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welche die Geschwindigkeit für jeden beliebigen Zeitpunkt definiert. Hierbei wird das untersuchte Zeitintervall immer weiter verkleinert und die entsprechende Strecke gemessen (ein [[Limes]] t->0). Die weitere Diskussion dieser Tatsache soll der [[Algebra]] überlassen bleiben, hingegen definiert die Ableitung der Ortsfunktion zu jedem Zeitpunkt die Geschwindigkeit: |
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:<b>v</b>(t) = <i>d</i><b>s</b>(t)/<i>d</i>t |
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Analog gilt für die Beschleunigung, definiert als Änderung der Geschwindigkeit |
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:<b>a</b>(t) = <i>d</i><b>v</b>(t)/<i>d</i>t |
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Nun können wir die zwei ersten Newtonschen Gleichungen so schreiben: |
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*<b>F</b>(t) = 0 => <i>d</i><b>v</b>(t)/<i>d</i>t = 0 (oder <b>v</b>(t) = const) |
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*<b>F</b>(t) = m * <b>a</b>(t) |
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Letztere Gleichung definiert eigentlich den Begriff [[Masse]], genauer die [[Träge Masse]], welche als Proportionalitätskonstante zwischen Kraft und Beschleunigung die Trägheit des Körpers bestimmt. |
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Dies ist die Grundlage und ein Beispiel der Arbeitsweise in der klassischen Mechanik. Weitere Stichworte der klassischen Mechanik sind |
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*[[Statik]]: Untersuchung starrer Systeme |
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*[[Dynamik]]: Newtonsche Gesetze |
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*[[Kinematik]]: Untersuchung bewegter Körper |
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*[[Harmonische Schwingung]] |
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*[[kinetische Energie]] |
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*[[konservative Systeme]] |
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*[[Lagrange-Formalismus]] |
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*[[Hamilton-Formalismus]] |
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*[[Symmetrien]] und [[Erhaltungssätze]] |
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Literatur: |
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:F.Scheck, Mechanik: von den Newtonschen Gesetzen zum deterministischen Chaos, Springer 1988 |
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Version vom 14. Juni 2002, 09:46 Uhr
Kraftmaschinen setzen eine Energieform wie thermische oder elektrische Energie in mechanische Energie bzw. Arbeit um. Sie werden vor allem zum Antrieb von Arbeitsmaschinen oder Fahrzeugen verwendet. Man unterscheidet nach der verwendeten Energiequelle in
siehe auch: Motor