Schulfach Physik Oberstufe
Mechanik lernen mit Karteikarten: Kinematik, Dynamik und Energie
Die klassische Mechanik beschreibt Bewegungen und die Kräfte, die sie verursachen. Kinematik analysiert Bewegungsgrößen ohne Betrachtung der Ursachen, Dynamik verbindet Kräfte mit Bewegungsänderungen. Erhaltungsgrößen wie Energie, Impuls und Drehimpuls vereinfachen komplexe Probleme erheblich und gelten bei abgeschlossenen Systemen stets.
20 Karteikarten · kostenlos · ohne Anmeldung
Direkt loslernen
Lade alle 20 Karten mit einem Klick in den Lern-Modus, mische sie, lerne online oder drucke sie als PDF.
Mechanik effizient lernen
Mechanik ist die Grundlage aller Physik. Wer Newtons Gesetze und die Erhaltungssätze verinnerlicht, kann die meisten Aufgaben methodisch lösen.
- Kinematik-Formeln: Gleichförmige Bewegung: s = v · t. Gleichmäßig beschleunigte Bewegung: s = ½ · a · t², v = a · t, v² = 2 · a · s. Immer Koordinatensystem mit Vorzeichen festlegen.
- Newtons Gesetze: 1. Trägheitsgesetz: Kein Körper ändert seinen Bewegungszustand ohne äußere Kraft. 2. F = m · a. 3. Actio = Reactio: Kräfte treten immer paarweise auf.
- Energieerhaltung nutzen: Bei reibungsfreien Systemen: E_kin + E_pot = const. ½mv² + mgh = const. Ideal für Aufgaben mit Höhenänderungen ohne Zeitinformation.
- Impuls und Stoß: p = m · v. Impulserhaltung gilt bei elastischen und unelastischen Stößen (geschlossenes System). Beim elastischen Stoß bleibt zusätzlich die kinetische Energie erhalten.
- Kreisbewegung: Zentripetalbeschleunigung a_z = v²/r = ω² · r; Zentripetalkraft F_z = m · v²/r. Frequenz f = 1/T, Winkelgeschwindigkeit ω = 2πf.
Alle Karten in diesem Set
| Vorderseite | Rückseite |
|---|---|
| Wie lautet Newtons zweites Gesetz? | F = m · a; Kraft (in N) ist das Produkt aus Masse (in kg) und Beschleunigung (in m/s²). Vektorielle Größe: Kraft hat Betrag und Richtung. |
| Was besagt das Trägheitsgesetz (1. Newtonsches Gesetz)? | Ein Körper bleibt in Ruhe oder gleichförmiger geradliniger Bewegung, solange keine äußere Kraft auf ihn wirkt. |
| Was besagt das Wechselwirkungsgesetz (3. Newtonsches Gesetz)? | Übt Körper A auf Körper B eine Kraft aus (Actio), wirkt auf A gleichzeitig eine gleich große, entgegengerichtete Kraft durch B (Reactio). |
| Wie lautet die Formel für gleichförmig beschleunigte Bewegung (Weg)? | s = s₀ + v₀ · t + ½ · a · t²; bei Start aus der Ruhe (v₀ = 0, s₀ = 0): s = ½ · a · t². |
| Was ist kinetische Energie und wie berechnet man sie? | E_kin = ½ · m · v²; Einheit: Joule (J). Kinetische Energie ist die Energie eines Körpers aufgrund seiner Bewegung. |
| Was ist potenzielle Energie (Lageenergie) im Gravitationsfeld? | E_pot = m · g · h; g = 9,81 m/s²; h: Höhe über Referenzniveau. Energie aufgrund der Lage im Gravitationsfeld. |
| Was besagt der Energieerhaltungssatz in der Mechanik? | In einem abgeschlossenen System ohne Reibung ist die Gesamtmechanische Energie E_ges = E_kin + E_pot konstant. |
| Was ist der Impuls und wie berechnet man ihn? | p = m · v; Einheit: kg · m/s. Impuls ist eine vektorielle Größe in Richtung der Geschwindigkeit. |
| Was besagt der Impulserhaltungssatz? | In einem abgeschlossenen System (keine äußeren Kräfte) ist der Gesamtimpuls konstant: p_gesamt = const. |
| Was ist der Unterschied zwischen elastischem und unelastischem Stoß? | Elastisch: Impuls UND kinetische Energie bleiben erhalten. Unelastisch: Nur Impuls bleibt erhalten; kinetische Energie wird in andere Energieformen umgewandelt. Vollkommen unelastisch: Körper bewegen sich nach Stoß gemeinsam. |
| Was ist Zentripetalbeschleunigung und womit hängt sie zusammen? | a_z = v²/r = ω²·r; sie zeigt stets zur Kreismittelpunkt und hält den Körper auf der Kreisbahn. Die zugehörige Kraft F_z = m·v²/r heißt Zentripetalkraft. |
| Was ist der Unterschied zwischen Geschwindigkeit und Beschleunigung? | Geschwindigkeit v = ds/dt: Änderungsrate des Ortes. Beschleunigung a = dv/dt: Änderungsrate der Geschwindigkeit. Einheiten: v in m/s, a in m/s². |
| Was ist Arbeit in der Physik und wie berechnet man sie? | W = F · s · cos θ; Einheit: Joule (J). Arbeit ist das Skalarprodukt aus Kraft und Weg; bei senkrechter Kraft (θ=90°) wird keine Arbeit verrichtet. |
| Was ist Leistung und welche Einheit hat sie? | P = W/t = F·v; Einheit: Watt (W = J/s). Leistung ist die pro Zeiteinheit verrichtete Arbeit. |
| Was ist Reibungskraft und wie berechnet man Gleitreibung? | F_R = μ · F_N; μ: Gleitreibungskoeffizient (dimensionslos), F_N: Normalkraft. Gleitreibung ist unabhängig von der Kontaktfläche und der Gleitgeschwindigkeit (näherungsweise). |
| Was ist der Wirkungsgrad? | η = P_nutz / P_zu = W_nutz / W_zu; dimensionslos, oft in %. η < 1 bei realen Maschinen, weil ein Teil der Energie als Wärme verloren geht. |
| Was ist der Unterschied zwischen skalaren und vektoriellen Größen in der Mechanik? | Skalare haben nur einen Betrag (z.B. Masse, Energie, Zeit). Vektoren haben Betrag und Richtung (z.B. Kraft, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Impuls). |
| Was ist freier Fall und welche Formeln gelten? | Bewegung nur unter Gravitationseinfluss (kein Luftwiderstand). g = 9,81 m/s²; v = g·t; h = ½·g·t². Alle Körper fallen gleich schnell (Galileo). |
| Was ist der Drehimpuls und wann ist er erhalten? | L = r × p = I · ω; Einheit: kg·m²/s. Drehimpuls ist bei abgeschlossenem System ohne äußeres Drehmoment erhalten (Pirouetten-Effekt). |
| Was ist das Hooksche Gesetz? | F = -k · x; k: Federkonstante in N/m, x: Auslenkung aus der Ruhelage. Gilt für elastische Verformungen im linearen Bereich. Negative Kraft: rücktreibende Kraft. |
Anzeige
Anzeige
Häufige Fragen
Was ist der Unterschied zwischen Masse und Gewichtskraft?
Masse m ist eine Stoffeigenschaft (in kg, ortsunabhängig). Gewichtskraft F_G = m · g ist die Gravitationskraft auf eine Masse; g variiert leicht mit dem Ort (auf Meereshöhe ca. 9,81 m/s²).
Warum fliegt eine Rakete, obwohl im Weltraum nichts vorhanden ist, wogegen sie sich abstoßen kann?
Durch Impulserhaltung: Die Rakete stößt Treibgas mit hoher Geschwindigkeit aus. Der Rückstoß-Impuls wirkt auf die Rakete in entgegengesetzter Richtung. Actio = Reactio.
Wie unterscheidet man gleichförmige und gleichmäßig beschleunigte Bewegung im v-t-Diagramm?
Gleichförmig: horizontale Gerade (v = const). Gleichmäßig beschleunigt: Gerade mit konstanter Steigung (a = Δv/Δt = const). Die Fläche unter dem v-t-Graphen entspricht dem zurückgelegten Weg.