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Größen zur Beschreibung von Strömungen
- Zentrale Größen zur Beschreibung von Strömungen sind die Geschwindigkeit\(v\), der Druck \(p\), die Dichte \(\rho\), die Temperatur \(T\) und die dynamische Viskosität \(\eta\).
- Zentrale Größen zur Beschreibung von Strömungen sind die Geschwindigkeit\(v\), der Druck \(p\), die Dichte \(\rho\), die Temperatur \(T\) und die dynamische Viskosität \(\eta\).
Kontinuitätsgleichungen
- Die Größe \(\frac{m}{t}=\rho\cdot v\cdot A\) bzw. infinitesimal \(\frac{dm}{dt}=\dot{m}\) bezeichnet man als Massenstrom.
- Bei einer stationären Strömung ist wegen der Massenerhaltung der Massenstrom \(\dot{m}=\frac{m}{t}=\rho \cdot A \cdot v\) an allen Querschnittsflächen konstant.
- Bei inkompressiblen Fluiden ist der Massenstrom \(\dot{m}\) proportional zum Volumenstrom \(\dot{V}\). Der Proportionalitätsfaktor ist die Dichte \(\rho\) des inkompressiblen Fluids.
- Die Größe \(\frac{m}{t}=\rho\cdot v\cdot A\) bzw. infinitesimal \(\frac{dm}{dt}=\dot{m}\) bezeichnet man als Massenstrom.
- Bei einer stationären Strömung ist wegen der Massenerhaltung der Massenstrom \(\dot{m}=\frac{m}{t}=\rho \cdot A \cdot v\) an allen Querschnittsflächen konstant.
- Bei inkompressiblen Fluiden ist der Massenstrom \(\dot{m}\) proportional zum Volumenstrom \(\dot{V}\). Der Proportionalitätsfaktor ist die Dichte \(\rho\) des inkompressiblen Fluids.
BERNOULLI-Gleichung
- Die BERNOULLI-Gleichung liefert einen Zusammenhang zwischen Strömungsgeschwindigkeit \(v\) und Druck \(p\).
- Die BERNOULLI-Gleichung bei stationärer, verlustfreier Strömung eines inkompressiblen Fluides ist \(\rho \cdot g \cdot h+\frac{1}{2} \cdot \rho \cdot v^2 + p=\rm{konst.}\).
- Die Summe der potentiellen Energie, der kinetischen Energie und der Druckenergie (also der verrichteten Arbeit) entlang der Stromröhre ist erhalten.
- Die BERNOULLI-Gleichung liefert einen Zusammenhang zwischen Strömungsgeschwindigkeit \(v\) und Druck \(p\).
- Die BERNOULLI-Gleichung bei stationärer, verlustfreier Strömung eines inkompressiblen Fluides ist \(\rho \cdot g \cdot h+\frac{1}{2} \cdot \rho \cdot v^2 + p=\rm{konst.}\).
- Die Summe der potentiellen Energie, der kinetischen Energie und der Druckenergie (also der verrichteten Arbeit) entlang der Stromröhre ist erhalten.
Größen zur Beschreibung einer Kreisbewegung
- Das (Dreh-)Zentrum \(Z\) ist der Mittelpunkt der Kreisbahn.
- Der Bahnradius \(r\) ist die (konstant bleibende) Entfernung des Körpers zum Drehzentrum.
- Die Umlaufdauer \(T\) gibt an, wie lange ein Körper für einen vollständigen Umlauf der Kreisbahn benötigt.
- Die Frequenz \(f\) ist der Kehrwert der Umlaufdauer: \(f=\frac{1}{T}\). Sie gibt an, wie viele Umläufe ein Körper pro Zeiteinheit absolviert.
- Mit \(s\) bezeichnen wir die Länge der (Bahn-)Strecke, die der Körper seit dem Start der Kreisbewegung auf der Kreisbahn zurückgelegt hat.
- Mit \(\varphi\) bezeichnen wir die Weite des Drehwinkels, den der Bahnradius seit dem Start der Kreisbewegung überstrichen hat.
- Winkel werden bei der Beschreibung von Kreisbewegungen meist im Bogenmaß angegeben. Eine volle Umdrehung von \(360^\circ\) entspricht im Bogenmaß dem Wert \(2\pi\)
- Es gilt \(s = \varphi \cdot r \quad {\rm{bzw.}} \quad \varphi = \frac{s}{r}\)
- Das (Dreh-)Zentrum \(Z\) ist der Mittelpunkt der Kreisbahn.
- Der Bahnradius \(r\) ist die (konstant bleibende) Entfernung des Körpers zum Drehzentrum.
- Die Umlaufdauer \(T\) gibt an, wie lange ein Körper für einen vollständigen Umlauf der Kreisbahn benötigt.
- Die Frequenz \(f\) ist der Kehrwert der Umlaufdauer: \(f=\frac{1}{T}\). Sie gibt an, wie viele Umläufe ein Körper pro Zeiteinheit absolviert.
- Mit \(s\) bezeichnen wir die Länge der (Bahn-)Strecke, die der Körper seit dem Start der Kreisbewegung auf der Kreisbahn zurückgelegt hat.
- Mit \(\varphi\) bezeichnen wir die Weite des Drehwinkels, den der Bahnradius seit dem Start der Kreisbewegung überstrichen hat.
- Winkel werden bei der Beschreibung von Kreisbewegungen meist im Bogenmaß angegeben. Eine volle Umdrehung von \(360^\circ\) entspricht im Bogenmaß dem Wert \(2\pi\)
- Es gilt \(s = \varphi \cdot r \quad {\rm{bzw.}} \quad \varphi = \frac{s}{r}\)
Sinken, Schweben, Steigen, Schwimmen
- Das Zusammenspiel von Gewichtskraft \(\vec F_{\rm{G}}\) eines Körpers und seiner Auftriebskraft \(\vec F_{\rm{A}}\) im Medium bestimmen, ob der Körper sinkt, schwebt, steigt oder schwimmt.
- Beim Schwimmen taucht ein Körpers gerade so weit in ein Medium ein, sodass gilt \({F_{\rm{A}}} = {F_{\rm{G}}}\).
- Das Zusammenspiel von Gewichtskraft \(\vec F_{\rm{G}}\) eines Körpers und seiner Auftriebskraft \(\vec F_{\rm{A}}\) im Medium bestimmen, ob der Körper sinkt, schwebt, steigt oder schwimmt.
- Beim Schwimmen taucht ein Körpers gerade so weit in ein Medium ein, sodass gilt \({F_{\rm{A}}} = {F_{\rm{G}}}\).
Größen zur Beschreibung einer Kreisbewegung (Animation)
Die Animation zeigt die relevanten Größen zur Beschreibung einer Kreisbewegung.
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Zum DownloadBahngeschwindigkeit und Winkelgeschwindigkeit - gleiche Bahngeschwindigkeit (Animation)
Die Animation zeigt zwei Körper mit unterschiedlichen Bahnradien und gleicher Bahngeschwindigkeit.
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Zum DownloadBahngeschwindigkeit und Winkelgeschwindigkeit - gleiche Winkelgeschwindigkeit (Animation)
Die Animation zeigt zwei Körper mit unterschiedlichen Bahnradien und gleicher Winkelgeschwindigkeit.
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Zum DownloadBahngeschwindigkeit und Winkelgeschwindigkeit - Vergleich (Animation)
Die Animation zeigt den Unterschied zwischen Bahngeschwindigkeit und Winkelgeschwindigkeit. Während die Winkelgeschwindigkeit \(\omega\) nur von der…
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Zum DownloadCharakterisierung der gleichförmigen Kreisbewegung - gleichfömige Kreisbewegung (Animation)
Die Animation zeigt eine gleichförmige Kreisbewegung.
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Zum DownloadCharakterisierung der gleichförmigen Kreisbewegung - Ellipsenbewegung (Animation)
Die Animation zeigt eine Ellipsenbewegung.
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Zum DownloadCharakterisierung der gleichförmigen Kreisbewegung - ungleichförmige Kreisbewegung (Animation)
Die Animation zeigt eine ungleichförmige Kreisbewegung.
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Zum DownloadZentripetalkraft - Einführung (Animation)
Die Animation verdeutlicht die Notwendigkeit einer zum Drehzentrum gerichteten Kraft für eine Kreisbewegung.
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Zum DownloadEnergie und ihre Eigenschaften - Energieübertragung (Animation)
Die Animation zeigt die Übertragung von Energie von einem Körper auf einen anderen Körper.
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Zum DownloadEnergie und ihre Eigenschaften - Energieumwandlung (Animation)
Die Animation zeigt die Umwandlung von Energie innerhalb eines Systems.
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Zum DownloadEnergie und ihre Eigenschaften - Energieerhaltung (Animation)
Die Animation zeigt die Erhaltung von Energie in einem abgeschlossenen System.
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Zum DownloadEnergie und ihre Eigenschaften - Energieentwertung (Animation)
Die Animation zeigt die Entwertung von Energie.
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Zum DownloadStoß-Labor (Simulation)
Diese Simulation wird zur Verfügung gestellt von: PhET Interactive Simulations University of Colorado…
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Zum DownloadZentraler elastischer Stoß (Animation)
Die Animation zeigt den Verlauf eines zentralen elastischen Stoßes.
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Zum DownloadKinetische Energie (Simulation)
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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Zum DownloadPotentielle Energie (Simulation)
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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Zum DownloadSpannenergie (Simulation)
Die Simulation zeigt ein Experiment zur Untersuchung der Abhängigkeit der Spannenergie \(E_{\rm{Spann}}\) von der Federkonstante \(D\) und der…
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Zum DownloadEnergieformen - Kinetische Energie (Animation)
Die Animation zeigt einen Körper mit kinetischer Energie (Bewegungsenergie), der einen Nagel in einen Schaumstoffklotz treibt.
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Zum DownloadEnergieformen - Potentielle Energie (Animation)
Die Animation zeigt einen Körper (genauer das System "Erde-Körper") mit potentieller Energie (Lageenergie), der einen Nagel in einen Schaumstoffklotz…
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Zum DownloadEnergieformen - Spannenergie (Animation)
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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Zum DownloadFadenpendel - Kräftezerlegung (Simulation)
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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Zum DownloadFadenpendel - Schwingungsdauer - Formelumstellung
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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Zum DownloadFeder-Schwere-Pendel - Schwingungsdauer - Formelumstellung
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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Zum DownloadFadenpendel - Kräfteaddition im mitbewegten Bezugssystem (Simulation)
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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Zum DownloadFadenpendel - Kräfteaddition im ruhenden Bezugssystem (Simulation)
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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