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PH I - 13 - Kräfte und Kraftfelder

Einführung in die Physik I a.o. Univ.-Prof. Dr. Dr. h.c. Paul Wagner Fakultät für Physik Universität Wien ---- Timeline: 0:00:27 - EXPERIMENT 1: Pendel mit 2 Stiften, die Pendellänge verändern. Höhe über Ruhelage an Umkehrpunkt bleibt gleich, unabhängig von Stiftposition. Erklärung durch Energieerhaltung 0:05:42 - Zusammenfassung der Erhaltungssätze: 9 vektoriell und 1 skalar Unterschied zwischen Arbeit (Übertragung durch Grenzfläche und Energie (Systemeigenschaft) 0:08:32 - Noether-Theorem: Erhaltungssätze folgen aus Invarianzeigenschaften (Symmetrien): Translationsinvarianz → Impulserhaltung; Rotationsinvarianz → Drehimpulserhaltung; Invarianz gegenüber Transformationen zwischen Inertialsystemen → Erhaltung des Impulses des Massenmittelpunkts; Invarianz gegenüber Zeittranslationen → Energieerhaltung Sehr allgemeines Konzept, auch außerhalb der Mechanik (z.B. Ladungserhaltung folgt aus Invarianz gegenüber Eichtransformationen) 0:14:10 - Kräfte und Kraftfelder: Homogene Kraftfelder: sind räumlich konstant, Zentralkräfte: sind auf Kraftzentrum gerichtet; Statische Kräfte: zeitunabhängig; Fernwirkungskräfte: wirken instantan (Konzept heute wenig gebräuchlich); Nahwirkungskräfte: ursprünglich lokal begrenzter 'Zustand des Raumes' breitet sich mit endlicher Geschwindigkeit aus 0:23:12 - Grundlegende Kräfte: Stärken und Reichweiten Starke Wechselwirkung, Elektomagnetische Wechselwirkung, Schwache Wechselwirkung, Gravitation 0:35:40 - Gravitation: Gewicht eines Körpers proportional zu Schwerer Masse; Feldstärke: Kraft auf Einheitsmasse 0:40:31 - Freier Fall an Erdoberfläche: Integration der Bewegungsgleichung 0:50:04 - EXPERIMENT 2: 2 Metallkugeln aus unterschiedlichem Material und mit unterschiedlichem Gewicht fallen gleich schnell. Diskussion: Experimente legen Gleichsetzung von Träger und Schwerer Masse nahe Äquivalenzprinzip, Berechnung der Fallzeit 0:59:57 - EXPERIMENT 3: Bestimmung der Erdbeschleunigung aus Fallhöhe und Fallzeit einer Kugel EXPERIMENT 4: Federwaage zeigt Kraft von etwa 9.8 Newton für eine Masse von 1 kg 1:04:06 - Pendelschwingung: Aufstellen der Bewegungsgleichung für kleine Winkel ----