Benützer:
Trägheit
Storyboard 
Wenn keine äußere Kraft auf ein Objekt wirkt, wird es dazu neigen, seinen aktuellen Zustand beizubehalten, was bedeutet, dass seine Geschwindigkeit konstant bleibt.
Dieses Phänomen wird als Trägheit bezeichnet und führt zum ersten newtonschen Gesetz, das diese Idee verallgemeinert, indem es besagt, dass Objekte dazu neigen, ihren Impuls konstant zu halten, was im Fall einer konstanten Masse auf eine konstante Geschwindigkeit reduziert wird.
ID:(754, 0)
Mechanismen
Iframe
Mechanismen
ID:(15472, 0)
Trägheitsmassenkonzept
Konzept
Jeder Körper hat eine Trägheit, was bedeutet, dass er Veränderungen in seinem Zustand widersteht. Der Zustand ist mit der Geschwindigkeit verbunden, die er besitzt, während die Trägheit selbst mit der Geschwindigkeit und der sogenannten Trägheitsmasse verbunden ist. Obwohl die Masse mit dem von einer Waage bestimmten Wert übereinstimmt (Gravitationsmasse), ist ihre physikalische Bedeutung unterschiedlich, da Trägheit auch in Situationen auftritt, in denen keine Schwerkraft vorhanden ist.
Um ihren Wert zu bestimmen, muss man messen, wie viel Kraft einen Körper beschleunigt. Es ist jedoch üblich, den Wert einfach durch Messung der gravitativen Masse anzunehmen, da er mit dem Wert der Trägheitsmasse übereinstimmt.
Die Messung der Trägheitsmasse, wie auch der gravitativen Masse, wird in Kilogramm (MKS-System) angegeben.
ID:(2879, 0)
Newtons Erstes Gesetz
Top
Inerzia bezieht sich auf die Tendenz von Körpern, ihren aktuellen Zustand beizubehalten. Das bedeutet, dass eine Kraft erforderlich ist, um ihre Geschwindigkeit zu ändern. Wenn die angewandte Kraft sehr klein ist, hat sie keine Auswirkungen auf die Körper. Ein Beispiel hierfür ist Geschirr auf einem Tisch: Wenn die Gegenstände leicht über die Tischdecke gleiten, kann die Tischdecke schnell entfernt werden, ohne dass sich das Geschirr bewegt.
Eine Konsequenz der Inerzia ist, dass jeder Körper seinen Zustand beibehalten wird, sei es im Ruhezustand oder in gleichförmiger Bewegung entlang einer geraden Linie, es sei denn, er wird von einer Kraft beeinflusst.
Mathematisch gesehen, wenn keine Kraft ($F$) vorhanden ist,
| $ F =0$ |
dann ist die Geschwindigkeit ($v$) konstant:
| $$ |
In strengem Sinne bedeutet die Abwesenheit von Kraft, dass der Impuls konstant ist. Für den Fall, dass die Masse konstant ist, bedeutet ein konstanter Impuls auch eine konstante Geschwindigkeit.
ID:(15536, 0)
Bleistift als Projektil
Beschreibung
Wenn ein Graphitstift mit hoher Geschwindigkeit aus einer Kanone abgefeuert wird, verhält er sich wie ein Material mit hoher Steifigkeit und kann Holzplatten durchdringen, ohne beschädigt zu werden:
ID:(2882, 0)
Strohhalme wie Projektile
Beschreibung
Wenn ein einfacher Strohhalm mit hoher Geschwindigkeit aus einer Kanone abgefeuert wird, wird er so steif, dass er Objekte wie eine Kartoffel durchdringen kann, ohne beschädigt oder verbogen zu werden:
ID:(2883, 0)
Tischdecke entfernt, ohne das Geschirr zu bewegen
Beschreibung
Wenn die Tischdecke schnell genug unter dem Geschirr weggezogen wird, bleibt das Geschirr aufgrund der Trägheit an Ort und Stelle und fällt einfach wieder auf den Tisch, sobald die Tischdecke entfernt ist. Wenn der Vorgang langsam durchgeführt wird, folgt das Geschirr der Tischdecke und landet auf dem Boden.
ID:(2881, 0)
Wie man Jenga spielt
Beschreibung
Jeder erfolgreiche Jenga-Spieler weiß, dass die einzige Möglichkeit, zu verhindern, dass der Turm umfällt, darin besteht, die Blöcke mit kleinen, schnellen Schlägen zu entfernen, anstatt sie langsam zu bewegen. Der Grund dafür ist, dass das langsame Bewegen der Blöcke dazu führt, dass der Turm instabil wird und möglicherweise umfällt. Wenn der Bewegungsvorgang jedoch schnell durchgeführt wird, bleibt der Turm aufgrund der Trägheit stehen und wenn er zu reagieren beginnt, befindet er sich bereits in einer stabilen Position.
ID:(2880, 0)
Space Shuttle
Beschreibung
Das Space-Shuttle-Programm war ein von der NASA entwickeltes Programm, das es einem Raumschiff ermöglichte, eine Umlaufbahn zu erreichen, Operationen wie das Platzieren, Reparieren oder Bergen eines Satelliten durchzuführen und zur Erde zurückzukehren. Im Prozess ging nur der Haupt-Treibstofftank verloren, während die beiden Booster an seinen Seiten nach einem Fallschirmabsprung zurückgewonnen wurden. Der Tank war mit einer schützenden Isolierschicht versehen, da der Treibstoff bei niedriger Temperatur gehalten werden musste.
Einer der tödlichen Unfälle des Space-Shuttle-Programms ereignete sich, als sich während des Starts ein Stück Isolierung des Haupttreibstofftanks löste. Das Stück, in der Größe eines Backsteins, hatte die Konsistenz von Schaumstoff, aber aufgrund der hohen Geschwindigkeit, mit der es unterwegs war, wurde es in eine starre Masse umgewandelt. Als es dann das Shuttle-Flügel traf, entstand ein Loch, das mehrere Male größer als das Objekt selbst war. Dieser Schaden blieb unbemerkt, und als das Raumschiff eine Woche später in die Atmosphäre zurückkehrte, führten die glühenden Gase, die durch Reibung mit der Atmosphäre entstanden waren, dazu, dass der Flügel sich auflöste. Dies machte das Raumschiff unkontrollierbar und es stürzte ab.
ID:(13999, 0)
Auswirkung der Massenveränderung
Beschreibung
Wenn keine Kraft auf einen Körper wirkt, bleibt sein Trägheitsmoment konstant. Das bedeutet, dass das Produkt aus die Träge Masse ($m_i$) und die Geschwindigkeit ($v$) konstant bleibt. Mit anderen Worten: Wenn die Masse zunimmt, wird die Geschwindigkeit abnehmen, und umgekehrt. Um zu verstehen, warum dies geschieht, stellen wir uns einen Wagen mit einer bestimmten Masse und Geschwindigkeit vor, dem eine zusätzliche Masse hinzugefügt wird. Diese zusätzliche Masse befindet sich in unserem System zunächst in Ruhe und hat daher keinen Impuls. Der Wagen muss einen Teil seines Impulses auf die neue Masse übertragen, damit diese die gleiche Geschwindigkeit wie der Wagen erreicht, was zu einem Verlust an Impuls und damit zu einer Verringerung der Geschwindigkeit des Wagens führt:
Umgekehrt, wenn wir eine Masse von einem sich bewegenden Wagen so abwerfen, dass die Masse vollständig zum Stillstand kommt, gewinnen wir den Impuls zurück, den die Masse hatte, wodurch sich der Impuls des Wagens erhöht und damit auch seine Geschwindigkeit. Dies kann nur geschehen, wenn die Masse beim Abwerfen zum Stillstand kommt; wenn sie einfach freigegeben wird, bewegt sie sich mit der gleichen Geschwindigkeit weiter.
Dieser letzte Prozess hilft uns auch, das dritte Newtonsche Gesetz von Aktion und Reaktion zu verstehen, da wir durch das Einwirken auf die freigesetzte Masse die entsprechende Reaktion ernten.
ID:(3238, 0)
Modell
Top
Parameter
Variablen
Berechnungen
zu 
, dann die Variable auswählen: 
zu 
Berechnungen
Berechnungen
Variable 
Gegeben Berechnen 
Ziel : Gleichung Zu verwenden 
Gleichungen
$ \Delta m_i = m_i - m_0 $
Dm_i = m_i - m_0
$ \Delta v \equiv v - v_0 $
Dv = v - v_0
$ p = m_i v $
p = m_i * v
$ p_0 = m_0 v_0 $
p = m_i * v
$ p = p_0 $
p = p_0
ID:(15474, 0)
Newtons erstes Prinzip, allgemeiner Fall
Gleichung
Wenn die Kraft mit konstanter Masse ($F$) null ist, wird der Moment ($p$) konstant sein, das heißt, gleich der Anfangsmoment ($p_0$) sein:
| $ p = p_0 $ |
ID:(15538, 0)
Moment (1)
Gleichung
Der Moment ($p$) wird aus die Träge Masse ($m_i$) und die Geschwindigkeit ($v$) berechnet durch
| $ p = m_i v $ |
ID:(10283, 1)
Moment (2)
Gleichung
Der Moment ($p$) wird aus die Träge Masse ($m_i$) und die Geschwindigkeit ($v$) berechnet durch
| $ p_0 = m_0 v_0 $ |
| $ p = m_i v $ |
ID:(10283, 2)
Geschwindigkeitsänderung
Gleichung
Beschleunigung entspricht der Änderung der Geschwindigkeit pro Zeiteinheit.
Deshalb ist es notwendig, die Geschwindigkeit Unterschied ($\Delta v$) in Abhängigkeit von die Geschwindigkeit ($v$) und die Anfangsgeschwindigkeit ($v_0$) wie folgt zu definieren:
| $ \Delta v \equiv v - v_0 $ |
ID:(4355, 0)
Konstante Masse
Gleichung
Wenn sich die Träge Masse ($m_i$) ändert, wird der Impuls verändert, es sei denn, die Geschwindigkeit variiert umgekehrt. Daher ist es wichtig, die Variation der trägen Masse ($\Delta m_i$) zu berücksichtigen, berechnet anhand der Differenz zu die Anfangsmasse ($m_0$) wie folgt:
| $ \Delta m_i = m_i - m_0 $ |
ID:(15537, 0)