7. Kräfte und statisches Gleichgewicht

Isoliere einen Körper gedanklich und trage nur die von außen auf ihn wirkenden Kräfte mit korrekter Richtung ein. Unterscheide dabei reale Kräfte von Bewegungsrichtungen und Kräftekomponenten.

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Wende das Gelernte aus der vorherigen Lektion auf reale Probleme an.

Verknüpfe Trägheit mit dem Zustand verschwindender Gesamtkraft: Ein Körper bleibt in Ruhe oder bewegt sich geradlinig mit konstanter Geschwindigkeit. Erkenne, wann diese Aussage nur in einem Inertialsystem gilt.

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Wende das Gelernte aus der vorherigen Lektion auf reale Probleme an.

Berechne mit \(\sum \vec F=m\vec a\), wie Masse und resultierende Kraft die Beschleunigung bestimmen. Stelle die Gleichung komponentenweise auf und prüfe die Einheit Newton.

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Ordne jeder Kraft die gleich große, entgegengesetzt gerichtete Wechselwirkungskraft auf einem anderen Körper zu. Vermeide die typische Verwechslung eines Actio-reactio-Paars mit zwei Kräften im selben Freikörperbild.

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Unterscheide Masse und Gewichtskraft und berechne \(F_G=mg\). Bestimme außerdem, wie eine Unterlage mit ihrer Normalkraft reagiert und warum diese nicht in jeder Situation gleich der Gewichtskraft ist.

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Vergleiche Haftreibung als anpassbare Kraft bis zum Grenzwert \(F_H\leq\mu_HF_N\) mit Gleitreibung \(F_R=\mu_GF_N\). Entscheide aus den übrigen Kräften, ob ein Körper haftet oder gleitet.

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Nutze das Hookesche Gesetz \(F=-kx\), um Federkraft, Auslenkung und Federkonstante zu verknüpfen. Deute das Minuszeichen als rücktreibende Richtung und erkenne den begrenzten linearen Gültigkeitsbereich.

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Behandle ein ideales masseloses Seil als Träger einer überall gleichen Seilkraft. Bestimme bei festen und beweglichen Rollen, wie mehrere tragende Seilabschnitte Kräfte umlenken oder eine Kraftübersetzung erzeugen.

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Formuliere für einen ruhenden Körper die Bedingungen \(\sum F_x=0\) und \(\sum F_y=0\). Ermittle damit unbekannte Halte-, Stütz- oder Zugkräfte in ebenen statischen Anordnungen.

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Stelle für mehrere gekoppelte Körper getrennte Freikörperbilder und Bewegungsgleichungen auf. Nutze gemeinsame Beschleunigungen und innere Seil- oder Kontaktkräfte, um einfache mechanische Vorrichtungen zu berechnen.

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Interpretiere die Anzeige einer Feder-, Plattform- oder gleicharmigen Waage als Ergebnis eines Kräftegleichgewichts. Berechne Masse oder angezeigte Kraft und erkenne, warum eine beschleunigte Waage vom Wert \(mg\) abweichen kann.

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Wandle einen Druck mit \(F=pA\) in die Kraft auf eine Kolbenfläche um. Berechne bei hydraulisch gekoppelten Kolben mit gleichem Druck die Kraftübersetzung aus dem Verhältnis ihrer Flächen.

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Wiederhole dieses Kapitel mit Übungen, die auf deinen Fehlern basieren.