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TORRICELLI-Gleichung

Grundwissen

  • Die Austrittsgeschwindigkeit eines Wasserstrahls aus der Öffnung hängt nur vom Füllstand, nicht von seiner Form oder der Größe der Austrittsöffnung ab.
  • .Für die Austrittsgeschwindigkeit gilt \(v = \sqrt{2 \cdot g \cdot h}\).
  • Der Auftreffpunkt auf dem Boden kann idealisiert als waagerechter Wurf  berechnet werden.

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Grundwissen

  • Die Austrittsgeschwindigkeit eines Wasserstrahls aus der Öffnung hängt nur vom Füllstand, nicht von seiner Form oder der Größe der Austrittsöffnung ab.
  • .Für die Austrittsgeschwindigkeit gilt \(v = \sqrt{2 \cdot g \cdot h}\).
  • Der Auftreffpunkt auf dem Boden kann idealisiert als waagerechter Wurf  berechnet werden.

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Dynamischer Auftrieb und \(c_{\rm{A}}\)-Wert

Grundwissen

  • Ein nicht symmetrische bzw. nicht symmetrisch zu seiner Form angeströmter Körper erfährt einen dynamischen Auftrieb \(\vec{F}_{\rm{A}}\)
  • Der dynamische Auftrieb entsteht im Zusammenspiel von verschiedenen anderen Effekten
  •  Es gilt \(F_{\rm{A}} = \frac{1}{2} \cdot c_{\rm{A}} \cdot \rho \cdot A \cdot v^2\), wobei \(A\) die Referenzfläche des Körpers und \(c_{\rm{A}}\) der Auftriebsbeiwert ist.

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Grundwissen

  • Ein nicht symmetrische bzw. nicht symmetrisch zu seiner Form angeströmter Körper erfährt einen dynamischen Auftrieb \(\vec{F}_{\rm{A}}\)
  • Der dynamische Auftrieb entsteht im Zusammenspiel von verschiedenen anderen Effekten
  •  Es gilt \(F_{\rm{A}} = \frac{1}{2} \cdot c_{\rm{A}} \cdot \rho \cdot A \cdot v^2\), wobei \(A\) die Referenzfläche des Körpers und \(c_{\rm{A}}\) der Auftriebsbeiwert ist.

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Strömungswiderstand und \(c_{\rm{w}}\)-Wert

Grundwissen

  • Bewegt sich ein Körper relativ zu einem Fluid so erfährt der Körper eine entgegen der relativen Bewegungsrichtung gerichtete Kraft, den Strömungswiderstand \(\vec F_{\rm{w}}\).
  • Für den Strömungswiderstand gilt \(F_{\rm{w}} = \frac{1}{2} \cdot c_{\rm{w}} \cdot \rho \cdot A \cdot v^2\)
  • Die Größe \(c_{\rm{w}}\) ist der sog. Widerstandsbeiwert, kurz \(c_{\rm{w}}\)-Wert.

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Grundwissen

  • Bewegt sich ein Körper relativ zu einem Fluid so erfährt der Körper eine entgegen der relativen Bewegungsrichtung gerichtete Kraft, den Strömungswiderstand \(\vec F_{\rm{w}}\).
  • Für den Strömungswiderstand gilt \(F_{\rm{w}} = \frac{1}{2} \cdot c_{\rm{w}} \cdot \rho \cdot A \cdot v^2\)
  • Die Größe \(c_{\rm{w}}\) ist der sog. Widerstandsbeiwert, kurz \(c_{\rm{w}}\)-Wert.

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Größen zur Beschreibung einer Kreisbewegung (Animation)

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Die Animation zeigt die relevanten Größen zur Beschreibung einer Kreisbewegung.

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Bahngeschwindigkeit und Winkelgeschwindigkeit - gleiche Bahngeschwindigkeit (Animation)

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Die Animation zeigt zwei Körper mit unterschiedlichen Bahnradien und gleicher Bahngeschwindigkeit.

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Bahngeschwindigkeit und Winkelgeschwindigkeit - gleiche Winkelgeschwindigkeit (Animation)

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Die Animation zeigt zwei Körper mit unterschiedlichen Bahnradien und gleicher Winkelgeschwindigkeit.

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Bahngeschwindigkeit und Winkelgeschwindigkeit - Vergleich (Animation)

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Die Animation zeigt den Unterschied zwischen Bahngeschwindigkeit und Winkelgeschwindigkeit. Während die Winkelgeschwindigkeit \(\omega\) nur von der…

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Charakterisierung der gleichförmigen Kreisbewegung - gleichfömige Kreisbewegung (Animation)

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Die Animation zeigt eine gleichförmige Kreisbewegung.

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Charakterisierung der gleichförmigen Kreisbewegung - Ellipsenbewegung (Animation)

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Die Animation zeigt eine Ellipsenbewegung.

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Charakterisierung der gleichförmigen Kreisbewegung - ungleichförmige Kreisbewegung (Animation)

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Die Animation zeigt eine ungleichförmige Kreisbewegung.

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Zentripetalkraft - Einführung (Animation)

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Die Animation verdeutlicht die Notwendigkeit einer zum Drehzentrum gerichteten Kraft für eine Kreisbewegung.

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Energie und ihre Eigenschaften

Grundwissen

  • Energietransport: Energie kann von einem Ort zu einem anderen transportiert werden.
  • Energieübertragung: Energie kann von einem Körper oder einem System auf einen anderen Körper oder ein anderes System übertragen werden.
  • Energieumwandlung: Energie kann von einer Form in eine ander Form umgewandelt werden.
  • Energieerhaltung: Bei der Energieübertragung oder der Energieumwandlung geht keine Energie verloren und kommt keine Energie hinzu.
  • Energieentwertung: Bei jeder Energieübertragung oder Energieumwandlung wird ein Teil der zu Beginn vorhandenen Energie entwertet.

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Grundwissen

  • Energietransport: Energie kann von einem Ort zu einem anderen transportiert werden.
  • Energieübertragung: Energie kann von einem Körper oder einem System auf einen anderen Körper oder ein anderes System übertragen werden.
  • Energieumwandlung: Energie kann von einer Form in eine ander Form umgewandelt werden.
  • Energieerhaltung: Bei der Energieübertragung oder der Energieumwandlung geht keine Energie verloren und kommt keine Energie hinzu.
  • Energieentwertung: Bei jeder Energieübertragung oder Energieumwandlung wird ein Teil der zu Beginn vorhandenen Energie entwertet.

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Energie und ihre Eigenschaften - Energieübertragung (Animation)

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Die Animation zeigt die Übertragung von Energie von einem Körper auf einen anderen Körper.

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Energie und ihre Eigenschaften - Energieumwandlung (Animation)

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Die Animation zeigt die Umwandlung von Energie innerhalb eines Systems.

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Energie und ihre Eigenschaften - Energieerhaltung (Animation)

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Die Animation zeigt die Erhaltung von Energie in einem abgeschlossenen System.

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Energie und ihre Eigenschaften - Energieentwertung (Animation)

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Die Animation zeigt die Entwertung von Energie.

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Stoß-Labor (Simulation)

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Diese Simulation wird zur Verfügung gestellt von: PhET Interactive Simulations University of Colorado…

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Zentraler elastischer Stoß (Animation)

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Die Animation zeigt den Verlauf eines zentralen elastischen Stoßes.

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Kinetische Energie (Simulation)

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Die Simulation zeigt ein Experiment zur Untersuchung der Abhängigkeit der kinetischen Energie \(E_{\rm{kin}}\) von der Masse \(m\) und der…

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Potentielle Energie (Simulation)

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Die Simulation zeigt ein Experiment zur Untersuchung der Abhängigkeit der potentiellen Energie \(E_{\rm{pot}}\) von der Höhe \(h\), der Masse \(m\)…

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Spannenergie (Simulation)

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Die Simulation zeigt ein Experiment zur Untersuchung der Abhängigkeit der Spannenergie \(E_{\rm{Spann}}\) von der Federkonstante \(D\) und der…

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Energieformen - Kinetische Energie (Animation)

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Die Animation zeigt einen Körper mit kinetischer Energie (Bewegungsenergie), der einen Nagel in einen Schaumstoffklotz treibt.

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Energieformen - Potentielle Energie (Animation)

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Die Animation zeigt einen Körper (genauer das System "Erde-Körper") mit potentieller Energie (Lageenergie), der einen Nagel in einen Schaumstoffklotz…

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Energieformen - Spannenergie (Animation)

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Die Animation zeigt eine Feder mit Spannenergie, die eine Kugel in Bewegung setzt und so einen Nagel in einen Schaumstoffklotz treibt.

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Wirkung einer Kraft als Zentripetalkraft

Grundwissen

  • Bewegt sich ein Körper auf einer Kreisbahn, dann müssen auf den Körper eine oder mehrere Kräfte (z.B. Seilkraft, Haftreibung, Gewichtskraft, Unterlagenkraft, ...) als Zentripetalkraft \(\vec F_{\rm{Z}}\) wirken.
  • Wirkt nur eine einzige Kraft in Richtung des Bahnmittelpunktes, kann diese mit der Zentripetalkraft gleichgesetzt werden.

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  • Bewegt sich ein Körper auf einer Kreisbahn, dann müssen auf den Körper eine oder mehrere Kräfte (z.B. Seilkraft, Haftreibung, Gewichtskraft, Unterlagenkraft, ...) als Zentripetalkraft \(\vec F_{\rm{Z}}\) wirken.
  • Wirkt nur eine einzige Kraft in Richtung des Bahnmittelpunktes, kann diese mit der Zentripetalkraft gleichgesetzt werden.

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Fadenpendel - Kräftezerlegung (Simulation)

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Die Simulation zeigt den Einfluss der verschiedenen Parameter auf die Bewegung des Fadenpendels und die Erklärung der rücktreibenden Kraft über die…

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Fadenpendel - Schwingungsdauer - Formelumstellung

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Die Animation zeigt das schrittweise Auflösen der Formel für die Schwingungsdauer eines Fadenpendels nach den drei in der Formel auftretenden Größen.

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Feder-Schwere-Pendel - Schwingungsdauer - Formelumstellung

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Die Animation zeigt das schrittweise Auflösen der Formel für die Schwingungsdauer eines Feder-Schwere-Pendels nach den drei in der Formel auftretenden…

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Fadenpendel - Kräfteaddition im mitbewegten Bezugssystem (Simulation)

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Die Simulation zeigt den Einfluss der verschiedenen Parameter auf die Bewegung des Fadenpendels und die Erklärung der rücktreibenden Kraft über die…

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Die Simulation zeigt den Einfluss der verschiedenen Parameter auf die Bewegung des Fadenpendels und die Erklärung der rücktreibenden Kraft über die…

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Fadenpendel - Kräfteaddition im ruhenden Bezugssystem (Simulation)

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Die Simulation zeigt den Einfluss der verschiedenen Parameter auf die Bewegung des Fadenpendels und die Erklärung der rücktreibenden Kraft über die…

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Die Simulation zeigt den Einfluss der verschiedenen Parameter auf die Bewegung des Fadenpendels und die Erklärung der rücktreibenden Kraft über die…

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