Flaschenzug und geneigte Ebene 2

Alltagsphysik

von  Juliane Beuckert

Inhalt:

-Archimedes

- Lose und Feste Rolle

- Schiefe Ebene

-  Hebelgesetz

- Goldene Regel der Mechanik und Galileo Galilei

Archimedes:

In der Mechanik entwickelte Archimedes die Hebelgesetze. Außerdem wird ihm die Erfindung des Flaschenzuges zugeschrieben. In seiner einfachsten Form besteht ein Flaschenzug aus festen und losen Rollen, über die ein Seil läuft.

Lose und Feste Rolle:

Eine Rolle ist eine Scheibe, die mit einem Seil an dem Rand läuft. Mit einer festen Rolle kann man die Richtungen einer Kraft verändern. Man kann aber mit einer festen Rolle keine Kraft einsparen. Eine lose Rolle ist frei beweglich.

F₁ = F₂

Eine lose Rolle ändert zwar nicht die Richtung einer Kraft, aber teilt die Kraft auf zwei Teilkräfte auf.

Feste Rolle

Schiefe Ebene:

Prinzip: Die Last wird nicht hochgehoben, sondern über eine schräge nach oben befördert. Die schiefe Ebene ergibt wie der Flaschenzug eine kleinere aufzuwendende Kraft, dafür aber ein längerer Weg.

Damit ein Gleichgewicht entsteht, muss die Hangabtriebskraft (F_H) ausgeglichen werden.

Die Funktionen beziehen sich auf ein rechtwinkliges Dreieck.

Hebelgesetz:

Das Hebelgesetz ist nun bei zwei Kräften ganz einfach. Es muss  bei einem Hebel ein Gleichgewicht herrschen und die beiden Drehmomente müssen gleich groß sein. Wenn also die Drehwirkung der linken Kraft gleich groß ist wie die Drehwirkung der rechten Kraft, dann ist der Hebel im Gleichgewicht. Dies ergibt dann die folgende Formel:

F₁ · l₁ = F₂ · l₂

F Kraft (N)
l Hebelarm (m)

Bei mehr als zwei Kräften, muss die Summe aller Drehmomente links gleich die Summe aller Drehmomente rechts sein, damit ein Gleichgewicht entsteht.

"Goldene Regel der Mechanik"

Was an Kraft gespart wird, muss an Weg zugegeben werden. 1594 fand Galileo Galilei die Goldene Regel der Mechanik.

Die Internet Seiten:

http://www.ch165.thinkquest.hostcenter.ch/book/de/book15.html http://www.ch165.thinkquest.hostcenter.ch/book/de/book13.html http://www.ch165.thinkquest.hostcenter.ch/book/de/book9.html http://www.pfaffenwinkel.de/marktplatz/manni/mechanik/m04.html

http://www.bingo-ev.de/~ks451/ingolsta/galilei1.htm

Flaschenzug und geneigte Ebene

Physik

Flaschenzug & geneigte Ebene

27.5.2003

Franziska Schaarschmidt

Klasse 8

Inhalt:

• Goldene Regel der Mechanik

• Galileo Galilei

• Flaschenzug

• Lose & feste Rolle

• Schiefe Ebene

• Archimedes

1. 1. Goldene Regel der Mechanik

Was man an Kraft spart, muss man an Weg zusetzen.

1. Galileo Galilei

Galileo Galilei hat die "goldene Regel der Mechanik" formuliert. Er wurde am 15.2.1564 in Pisa geboren. Galileo erfand das Fernrohr und führte damit 1609 seine erste Himmelsbeobachtung durch. Galileo war der Meinung das die Erde um die Sonne kreist. Darüber verfasste er ein Buch. Da die Kirche genau des Gegenteil behauptete, sah diese ihre Macht bedroht. Deswegen wurde Galileo 1633 der Prozess gemacht. Galileo Galilei sollte Abschwören, tat es aber nicht. Er wurde zu einem lebenslangen Gefängnisaufenthalt verurteilt. Diesen verbrachte er in einem Palast des Großherzogs von Toskana. Mit der Erlaubnis des Papstes siedelte er kurz vor seinem Tod nach Arcentri bei Florenz um.

Am 8.1.1642 starb er dort.

1. Flaschenzug

Es gibt mehrere Arten von Flaschenzügen. Ich stelle hier nur einen der einfachsten vor. Diesen nennt man Faktorenflaschenzug. Er besteht aus einer oder mehreren festen und losen Rollen. Diese Rollen sind an einer Achse angebracht. Die feste Rolle, ist an einem Balken befestigt. An der Losen Rolle hängt die Last. Bei dem Faktorenflaschenzug beginnt die lose Rolle zu erst und dann folgen abwechselnd immer lose und feste Rolle.

F1 = F2 Kraft des Zuges = Kraft der Last

n Anzahl der Seilstücken

1. Lose & feste Rolle

Eine Rolle ist auf einer Gabel gelagert und hat im Rand eine Schnurlaufrille.

Lose Rollen halbieren die Kraft die man braucht, verlängern aber auch den weg um die Hälfte (Goldene Regel der Mechanik).

Eine feste Rolle verändert nur die Richtung der Kraft und macht das ziehen aber nicht leichter. Doch ist es für den Menschen angenehmer nach unten zu ziehen.

F1 = F2 Kraft des Zuges = Kraft der Last

1. Schiefe Ebene

Wenn man einen schweren Gegenstand, wie bei einem Umzug auf den Wagen verladen möchte, so baut man sich im allgemeinen eine Rampe. Also eine mit Brettern gebaute schiefe Ebene. Die schiefe Ebene hat das gleiche Prinzip wie der Flaschenzug: weniger Kraftaufwand dafür aber einen längeren Weg.

FH = h Hangabtriebskraft = Höhe der Ebene

FG l Gewichtskraft Länge der Ebene

Archimedes

Archimedes wurde 285 v. Chr. in Syrakus in Italien geboren. Er war griechischer Mathematiker und Mechaniker. Aber über sein Leben ist nicht viel bekannt, denn die Geschichten bezw. Erzählungen sind meist nur Legenden. Doch hat er sehr bekannte Entdeckungen und Erfindungen gemacht, wie z. B. den Flachenzug, die Hebelgesetze, Verteidigungsmaschinen und die Wasserschraube. Als die Römer Syrakus belagerten und am Ende einnahmen wurde Archimedes 212 v. Chr. beim zeichnen von Kreisen erschlagen.

Quellenangabe:

Internet:

• Fabian Beck & Daniel Hubert, Archimedes, http://www.uni-meinz.de/Schulen/Nieder-Olm/schwerpunkte/projekte/physik/archimed.htm, Biografie

• Grundlagen der Physik, http://www.ch165.thinkqest.hostcenter.ch/book/de/book13.html bezw. ...../book15.html

• Galileo Galilei, http://www.kug.schule.ulm.de/physik/kepler/kirche/galilei.htm

Bücher:

• Prof. Dr. habil. Hanz-Joachim Wilke & Dr. habil. Klaus Liebers, Physik, Volk und Wissen Verlag GmbH,1992

• Dr. Rüdiger Erbrecht & Dr. Hubert König, Das große Tafelwerk, Berlin, Volk und Wissen Verlag GmbH, 1999

Die Gitarre

ALLTAGSPHYSIK

Fach: Physik

Thema: Akustik: Die Gitarre

Termin der Abgabe: 27.05.2003

Name: Karl Schumann

Klasse: 8

Inhaltsverzeichnis

1. Die Gitarre

2. Einführende Begriffserklärung

Akustik, Lehre vom Schall

3. Physikalische Gesetze

4. Tonhöhe und Lautstärke

5. Biographie von Heinrich Rudolf Hertz + zeitliche Einordnung

6. Quellen

1. DIE GITARRE

Die Gitarre ist ein Musikinstrument der Lautenfamilie mit flachem, achtförmigen Korpus, rundem Schallloch und einem Hals mit Bünden, über den sechs Saiten verlaufen. Die Saiten sind am Ende des Halses mit Wirbelschrauben befestigt, am anderen Ende auf einem Querriegel (Steg ), der auf den Klangkörper aufgeleimt ist. Die drei oberen Saiten bestehen in der Regel aus Darm oder Nylon, die unteren aus Metall. Der Gitarrist drückt mit den Fingern der linken Hand die Saiten auf bestimmte Bünde, um die gewünschte Tonhöhe zu erzeugen, mit den Fingern der rechten Hand zupft er die Saiten . Bei manchen Gitarren mit Metallsaiten werden die Saiten mit einem kleinen, flachen Plektrum geschlagen.

Gitarrenähnliche Instrumente gibt es seit der Antike, die Gitarre selbst wird jedoch erst im 14. Jahrhundert schriftlich erwähnt. Die Gitarre stammt vermutlich aus Spanien, wo sie im 16. Jahrhundert das volkstümliche Gegenstück zur Vihuela des Adels darstellte, ein Instrument ähnlicher Gestalt und Herkunft. Im 16. Und17. Jahrhundert fand die Gitarre in anderen europäischen Ländern Verbreitung. Im 16. Jahrhundert wurde ein fünftes Saitenpaar unterhalb der vorhandenen vier hinzugefügt. Mitte des 18. Jahrhunderts erhielt die Gitarre ihre heutige Form. Aus den Saitenpaaren wurden Einzelsaiten und eine sechste Saite wurde hinzugefügt. Im 19. Jahrhundert verbreiterten die Gitarrenbauer den Korpus, verstärkten die Einbuchtung, machten den Körper der Gitarre zugleich flacher und änderten die Verstrebung im Korpus. Die ursprüngliche aus Holz gefertigten Wirbelschrauben wurden durch ein modernes Metallschraubwerk ersetzt.

In Spanien und Lateinamerika werden Gitarren aller Tonlagen von Kontrabass bis Diskant gespielt. Die zwölfsaitige Gitarre hat sechs Saitenpaare in der üblichen Stimmung. Die Hawaiigitarre liegt auf den Knien des Gitarristen, welcher die Metallsaiten mit quer über den Gitarrenhals gehaltenen Metallstäben verkürzt. Die Saiten sind in der Regel auf einen bestimmten Akkord abgestimmt. Die Elektrogitarre wurde in den dreißiger Jahren in den USA für die Schlagermusik entwickelt und hat einen massiven, nicht klingenden Korpus. Ihr klang wird sowohl elektronisch verstärkt als auch manipuliert (!!! ). Ihr Erfinder, der amerikanische Musiker Les Paul, entwickelte Prototypen und machte das Instrument ab Beginn der vierziger Jahre populär. In der klassischen Musik erlebte die Gitarre vor allem durch das Schaffen des spanischen Komponisten Tarrega und des spanischen Gitarrenvirtuosen Andres Segovia eine künstlerische Wiederbelebung.

2. Akustik, die Lehre vom Schall

Jeder Schall hat eine gewisse Dauer (lang, kurz ) und eine gewisse Stärke (laut, leise ). Bei den Tönen unterscheidet man außerdem noch eine Tonhöhe (hoch, tief ) und eine Klangfarbe (ein Klavier und eine Gitarre klingen bei gleicher Tonhöhe unterschiedlich )

Auf zwei Hügeln in der Nähe von Paris, die 18,5 km voneinander entfernt sind, waren Kanonen aufgestellt, welche abwechselnd abgefeuert wurden, um den Einfluss des Windes auszuschalten. Für die Zeit zwischen dem Aufblitzen des Mündungsfeuers und dem Eintreffen der Schallwelle wurde ein durchschnittlicher Wert von 55 Sekunden ermittelt. Die Schallwelle hat daher in einer Sekunde eine Strecke von 18500 m : 55 = 336 m zurückgelegt.

Die Schallgeschwindigkeit ist unabhängig vom Barometerstand, wächst aber etwas mit steigender Temperatur (0°C... 332 m/s, 15°C... 340 m/s ) und steigender Feuchtigkeitsgehalt.

(Vgl. http://home.eduhi.at/just4fun/sites/akustik.html)

Faustregel: Zum zurücklegen einer Strecke von 1 km braucht der Schall in der Luft 3 Sekunden!

3. Physikalische Gesetze

Schallquelle: Der Körper, der schwingt und dabei Energie abgibt, heißt Schallquelle.

Mögliche Schallquellen in der Musik:

1. Schwingende Saiten

• Zupf- und Streichinstrumente

Gitarre

1. Schwingende Luftsäule

• Blasinstrumente

Kammerton A hat 440 Schwingungen pro Sekunde

Das sind 440 Hertz. 1/s = Hz

Frequenzen der Saiten der Gitarre:

E= 164,8 Hz G= 392,0 Hz

A= 220,0 Hz H= 493,9 Hz

D= 293,7 Hz E= 659,3 Hz

Berechnungsmöglichkeit der Frequenz:

f= 1/2lÖ F/r *A

f- Frequenz

1. Querschnitt der Saite

l- Länge der Saite

F- Spannkraft der Saite

r - Dichte des Saitenmaterials

Berechnungsmöglichkeit der Ausbreitungsgeschwindigkeit:

c= l * f

l - Wellenlänge

f- Frequenz

Schallgeschwindigkeit in Luft (bei 20°C ) 343 m/s

(Vgl. Helmut Dreißig, Physik für Sekundarstufe 1, Bd.2: 174)

4. Tonhöhe und Lautstärke

Je heftiger ein Schallerreger schwingt, desto weiter schwingen auch die Luftteilchen aus. An unser Trommelfell kommen daher stärkere Druckschwankungen. Dieser Schalldruck wird in Mikropascal gemessen.

Messgeräte wandeln Druckschwankungen durch ein Mikrophon in Stromschwankungen um. Sie geben den Schallpegel in Dezibel an. Nullpunkt ist der Druck des gerade noch hörbaren Schalles. Jede Erhöhung um 20 db bedeutet eine Verzehnfachung des Schalldruckes. Der Schalldruck bei schmerzhaftem Schall (140 db ) ist zehn Millionen mal so groß wie beim gerade hörbarem Schall.

(Vgl. http://home.eduhi.at/just4fun/sites/akustik.html)

5. Heinrich Rudolf Hertz (1857- 1894 )

• Hertz wurde in Hamburg geboren
• studierte dann an der Universität Berlin
• Von 1885 bis 1889 lehrte er als Professor für Physik an der technischen Universität in Karlsruhe
• 1889 wurde Hertz Professor für Physik an der Universität in Bonn
• Hertz klärte und erweiterte die elektromagnetische Theorie des Lichtes, welche bereits durch den britischen Physiker James Clerk Maxwell im Jahr 1884 ausgearbeitet worden war
• Hertz bewies, dass sich die Elektrizität in elektromagnetischen Wellen übertragen lässt, die sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen und viele andere Eigenschaften des Lichtes aufweisen
• Seine Experimente mit Wellen führten zur Entwicklung des Telegraphen und des Radios

• Eddison erfindet Glühbirne um 1870
• Erfindung des Telefons von Bell (1876 )
• 1884 erstes Automobil in Deutschland
• Marconi erfindet drahtloses Telefon (1895 )
• Röntgen: erste Röntgen Aufnahme im Jahre 1895
• 1888 - 1918 Regierung Wilhelm 2.

(Vgl. Davis, Gill, Die Zeittafel der Medizingeschichte 2000, 34)

6. Quellenprotokoll

Autor(en):

Titel: "Gitarre"

Erscheinungsort:

Computerlexikon: Encarta

Erscheinungsjahr: 1993- 1997 Seite:1 u. 5

Autor(en):

Titel: Akustik

Adresse: http://home.eduhi.at/just4fun/sites/akustik.html.

Pfad: Seite: 2 u. 4

Autor(en): Helmut Dreißig

Titel: Physik für die Sekundarstufe 1, Band 2

Erscheinungsort: Berlin

Verlag: Cornelsen Verlag

Erscheinungsjahr: 1991 Seite: 3

Das Flugzeug

PHYSIK IM ALLTAG

Thema: Flugzeug

Name: Nadja Heuschkel

Abgabe: 27.05.2003

Fach: Physik

Klasse: 8

Inhaltsverzeichnis:

-Die Anfäng der Flugzeuggeschichte bis Heute

Otto Lilienthal, Wilbur und Orville Wright (wichtige Lebensdaten)

-Warum fliegt ein Flugzeug?

Auftriebsarten, Gesetzmäßigkeiten, Flugrichtung, Segelflugzeug

-Das Flugzeug!!!

Bestandteile, Flugzeugarten

-Qellenangaben

________________________________________________________________________________

Die Anfänge der Flugzeuggeschichte bis Heute

Die wichtigsten Lebesdaten von Otto Lilienthal (Bild1)

Otto Lilienthal wurde als Sohn eines Tuchhändlers Nachname: Lilienthal

geboren. Er besuchte das Gymnasium und wurde Vorname: Otto

danach Schülerder Gewerbeschule in Potsdam. Geburtsdatum: 23.05.1848

Es folgte ein Praktikum im Maschienenbau. Im Geburtsort: Anklam

Anschluss besuchteer die Gewerbeakademie Todesdatum: 10.08.1896

in Berlin. Im Jahre 1878 heiratete er Agnes Fischer.

Sie bekammen insgesamt vier Kinder.1886 trat Lilienthal dem ,,Deutschen Verein zur Förderung der Luftschifffahrt" in Berlin bei. Am 9. August startete Otto Lilienthal zu einem Gleitflug und es kam durch Steuerprobleme zum Absturz.

Otto Lilienthal starb an den Verletzungen des Absturzes am 10. August 1896.

Schon während seines Praktikums beschäftigte er sich mit der Technik des Fliegens und führt auch Experimente durch. Sein Erkenntnisse daraus verfaste er in seiner erschienen Arbeit mit dem Titel ,,Der Vogelflug als Grundlage der Fliegekunst", in der physikalische Grundlagen erläutert. Lilienthals Intresse am Fliegen basierten auf der Beobachtung von Störchen und ihren Flügeln.(Bild2)

Im Jahre 1873 fing Lilienthal an, öffentlich Vorträge über die Probleme des Fliegens zu halten. Einige Zeit später experimentierte mit Tragflügeln (nach Vorbild der Störch), um die Luftkräfte zu messen. Um das heraus zu bekommen führte er Versuche mit Drachen und Flugmodellen durch. Danach folgten 20 Patente (Rechte), darunter vier Luftfahrtpatente. Nun stand ihm nichts mehr im Wege. 1881 eröffnete Otto Lilienthal sein eigenes Unternehmen für Maschienenbau.

Die ersten Flugversuche mit Fluggeräten, die Menschen transportieren sollten, fallen in das Jahr 1890. Kurze Zeit später gelang ihm ein Gleitflug in Berwitz nahe Potsdam über eine Distanz von mehr als 25 Meter. Er führte viele weitere Gleitflüe durch. Dabei gelangen ihm bahnbrechende Gleitflüge bis zu einer Weite von 250 Metern. Auch im Flugzeugbau experimentierte er emsig weiter. In der Zeit von 1890 bis 1896 konstruierte Lilienthal rund 30 Flugapparate,die erzu mehrals 2.000 Flugversuchen in berlin und Umgebung einsetzte. Dabei erreichte er sagenhafte Weiten von über 400 Metern. Viele seiner Konstruktionsmerkmale, die er damals ausarbeitete, kennzeichnern auch heute noch die Tragflächen moderner Flugzeuge. Auch die Gebrüder Wright verwendeten sein Arbeiten als Grundlage für den Bau ihres ersten flugfähigen Motorflugzeug der Welt. Sein ,,Normalsegelapparat" ging 1894 in Serie.

Er unternahm auch einige Versuch mit den ersten Doppeldecker. Bei einem Flug mit dem Normalsegelapperat bekam er Steuerprobleme und konnte so den Absturz nicht vermeiden. Er starb an den Folgen des Absturzes am 10. August 1896.

Otto Lilienthal geht als erster Erfinder des Flugzeuges ein (und als sehr eifriger Forscher).

Die wichigstene Lebensdaten von Wilbur und Orville Wright (Bild3)

Nachname: Wright Nachname: Wright

Vorname: Wilbur Vorname: Orville

Geburtsdatum: 16.04.1867 Geburtsdatum: 19.10.1871

Geburtsort: New Castle, Iniana (USA). Gebuftsort: Daytona, Ohio (USA).

Die Gebrüder Wright wurden als Söhne des Ehepaars Miloton und Susann geboren. Schon früh interessierten sich die Brüder für technische Dinge. Orville wurde Drucker und dann betätigte er sich als Verleger und Herausgeber seiner eigenen Zeitung. Nach wirtschaftlichen Problemen und der Schließung des Betriebs eröffneten die beiden gemeinsam ein Fahrradgeschäft in Daytona.

Durch Berichte über die Flugversuche Otto lilienthals und dessen tödlicher Absturz, befassten sich die Brüder selbst mit Flugzeugen und dem Fliegen. Sie konstruierten ein flugfähiges Flugzeug mit Motor, das sie auch zum Fiegen brachten. Die Brüder Wright waren die Wegbereiter des Fliegens und des Flugzeugbaus. Nach einigen Studien über die Fliegerei gingen in Brüder an die Konstruktionsarbeiten. Sie führten immer wieder Gleitversuche durch und verarbeiteten die gewonnenen Ergebnisse in ihrer praktischen Arbeit. Im Jahre 1901 war ein wichtige Hirde genommen: die Brüder schafften es ihren Gleiter in allen drei Achsen ohne Probleme zu lenken. Ab dem Jahr 1902 machte sie sich an den Bau ihres ersten Motorflugzeugs. Als Vorlage diente ihnen ihre Gleitflugapparate, nach denen sie Rumpf und Tragflächen bauten. Dazu konstruieten sie Propeller und den Motor, der besonders leicht war.Im September 1903 waren die Arbeiten beendet. Im Dezember 1903 war es dann endlich soweit, die Brüder Wright starteten zu ihrem ersten Flugversuch mit dem Motorflugzeug ,,Flyer". Der Flug dauerte 12 Sekunden, dabei legten sie eine Strecke von 53 Metern zurück.

Sie waren die ersten Flugpioniere, denen der erste Motorflug gelang. Die Brüder führten weitere durch und konnten so ihr Fluggeräte ständig verbessern. Die Weiterentwicklung mündete im Flyer II und Flyer III. Mit diesen schafften sie eine Flugdauer von mehr als 30 Minuten.

Damit war die Flugtauglichkeit ihrer Flugzeuge auch in der Praxis bewissen. Nach den unglaublichen Erfolgen mit ihren ersten Flugapperate produzierten sie ein A Modell Wright und einen Doppeldecker Wright, mit dem sie an die Öffentlichkeit gingen. Sie präsentierten ihre Flugapperate in Flugshows und lösen so eine Flugzeugtrietes aus. 1909 starteten sie mit ihren Modellen auch in Deutschland (Potsdam). Daraufhin wurde das Flugzeug aus den USA nach Deutschland transportiert. Mit den Flugvorführungen der Brüder Wright begann in Deutschland das Zeitalter des Motorflugs.

Im Jahr 1909 gründeten die Wrights in Johannesthal nahe Berlin die Firma ,,Flugmaschienen Wright". Dort wurden dann die Wright-Flugzeuge in Serie produziert. Bis zum Jahr 1913 wurden rund 60 Doppeldecker von Wright in den unterschiedlichsten Ausführungen hergestellt. Das Wright-Unternehmen läutete die Anfänge der modernen Fliegerei in Deutschland ein.

Warum fliegt ein Flugzeug?

Auftriebsarten; dynamischer Auftrieb, statischer Auftrieb

In der Flugtechnik werden zwei (ein erweiterte) Gruppen von Luftfahrzeugen unterschieden:

a) Luftfahrzeuge leichter als Luft (statischer Auftrieb) - Gas-Ballone, Heißluftballone, Zeppeline. Diese Luftfahrzeuge fliegen nach den pyhsikalischen Bedingungen des statischen Auftriebs, das heißt das Flugzeug wiegt weniger als die von ihm verdrägten Luftmenge. Es fliegt nach dem Archimedischen Prinzip: Die Auftriebskraft FA, die auf einen Körper in einer Flüssigkeit wikt, ist gleich der Gewichtskraft FG der vom Körper verdrängten Flüssigkeit.

b) Luftfahrzeuge schwerer als Luft (dynamischer Auftrieb) - Flächenflugzeuge, Hubschrauber,,normale" Flugzeuge. Das Profil einer Tragfläche erzeugt den Auftrieb, nach dem Bernoullischen Gesetz: In einer Luftströmung entsteht gegenüber dem äußeren Luftdruck in Strömungsrichtung ein sehr großer Druck und senkrecht zur Strömung ein Unterdruck.

Die Druckunterschiede sind um so größer , je größer die Geschwindigkeiten der Luft.

Bild5

Also damit das schwere Flugzeug fliegt benötigt man Luftströmungen, den dort herrscht der dynamische Auftrieb.

Beispiel für den dynamischen Auftrieb: Ein Wellenreiter hält sich auf seinem Brett über Wasser, wenn er durch ein Motoboot gezogen wird. Verlangsam nun das vorgespannte Motorboot seine Fahrt, fällt der Wellenreiter ins Wasser - er hat keinen Auftrieb mehr. Genau das gleich Verhältnis haben wir in der Luft, wenn es sich um den dynamischen Auftrieb geht. Ein Kinderdrachen ist zwar leicht gebaut aber er ist trotzdem schwerer als die Luft. Er steigt erst, wenn wir mit ihm laufen und ihm Geschwindigkeit und damit Auftrieb verschaffen.

Um den dynamischen Auftrieb auch zu nutzen ist die optimale Form der Tragflächen. Die Form der Tragflächen wird ,,Profil" genannt. Das Profil einer Tragfläche erzeugt also den Auftrieb nach dem oben genannten "Bernoulischen Gesetz".

Beispiel für Bernoulisches Gesetz: Durch einRohr fließt Wasser mit einem bestimmten Druck und dadurch auch mit einer bestimmten Geschindigkeit. Dann wird das Rohr um die Hälfte schmaler. Jetzt muss das Wasser, bei gleichem Druck, doppelt so schnell fließen. Bohrt man nun zwei Löcher in das Rohr, so stellt man fest, dass die Fontäne beim kleinen Durchmesser nur halb so hoch ist wie die Fontäne der anderen Bohrung.

Durch diese Gesetzmäßigkeit bekommt das Tragflächenprofil Auftrieb. Durch die konkrete Wölbung der Profile nimmt die Geschwindigkeit der Luft zu und der Druck ab. Die Druckdifferenz zwischen Ober- und Unterseite erzeugt die Kraft des Auftriebs. Darum muss auch ein Flugzeug beim Start so lange am Boden rollen. Zuerst muss an den Tragflächen genügend Luftgeschwindigkeit erzeut werden, damit das es der Auftrieb vom boden abhebt. Diese Geschwindigkeit wird in der Luft noch größer. Wird sie wieder verringert sinkt das Flugzeug. Bei ganz geringer Geschwindigkeit kann (wird) es abstürzen.

c) Es gibt auch ein durch Stahl-, Hub- oder Düsentriebwerke hervor gerufenem Auftrieb. Der Düsen- oder Stahlantrieb ist eine technische Entwicklung des Kriegs und revolutionierte den Bau von Flugzeugen. Durch diesen Antrieb kann man eine mehrfache Schallgeschwindigkeit erreichen. Der Düsenantrieb entsteht durch das Entweichen von Hochgeschwindigkeitsgasen durch einen am Bug befindlichen Düsen. Das gleich wird auch beim Raketenantrieb angewand.

Die drei Auftriebsarten konnen auch kompiniert auftreten!!!

Was hält das Flugzeug stabil in seiner Flugrichtung?

Wenn eine bestimmte Geschwindigkeit erreicht, wirt die vorbeiströbende Luft am Leitwerk (ist der hintere Teil, mit dem Rumpf). Das Gewicht zieht den Flieger nach unten, das Leitwerk versucht zurückzubleiben. Da es aber mit dem Flieger verbunden ist, bewirkt es, dass der Flieger sich genau in Flugrichtung ausrichtet. Wenn jetzt der Flug steil nach unten geht, drückt die Luft von obrn auf das Leitwerk, dieses bewegt sich nach unten. Das Gegenteil passiert wenn das Flugzeug nach ober will. Genauso wirkt das Seitenleitwerk. Wenn der Flieger nach links ausbricht, drückt dia von vorn anstömende Luft das Seitenleitwerk nach links und andersrum. So stabilisiert das Leitwerk die Flugrichtung.

Warum kippt ein Segelflugzeug in der Luft nicht einfach um?

Beide Tragflächen, die Linke und die Rechte gemeinsam bewirken (beide gleich) den Auftrieb des Segelflugzeugs. Dreht sich der Flieger nun um die Längsachse, also er neigt sich zur Seite, dann wird der nach unten gekippte Flügel für die anströmende Luft länger, der nach ober weisende somit kürzer. Der "kürzere" Flügel erzeugt nun logischer weise weniger Auftrieb als der Längere. Nun herrscht am "längeren" Flügel ein stärkerer Auftrieb, der den ,,Segler" wieder in dieWaagerechte zurück hebt. Ein Segelflugzeug ist also um alle drei Achsen stabil. Mam spricht von einem "eigenstabilen" Flugzeug.

Das Flugzeug?!? Mechanisch oder dynamisch angetriebenes Luftfahrzeug

Bestandteile eines Flugzeuges

Jedes Flugzeug besteht aus einzelnen Baugruppen wie Rumpf, Tragflügeln, Leitwerk und Fahrwerk, außerdem hat es ein Triebwerk. Das Flugzeug wird durch einen Piloten gelnkt. Im Rumpf befindet sich die Besatzung, Passagiere und die Fracht. Der Rumpf verbindet das Tragwerk mit dem Leitwerk und außerdem mit dem Fahr- und Schwimmwerk. Am Tragwerk befinden sich unter anderen Tragflügel, Querruder, Störklappe und Bremsklappe. Zum Fahrwerk gehören das Fahrgestell, die Laufräder und Radbremsen. Die Ausrüstung im Flugzeug besteht aus Navigations- und Überwachungsgeräten, Klimaanlage, Rettungsausstattung und Energieversorgung. Es gibt einen automatischen Fulgregler der Autopilot heißt.

Bild6

Flugzeugarten

Es wird zwischen zivilen Flugzeugen (z.B. Linien- und Charterflugzeuge; Passagier- und Frachttransport und Sportflugzeuge) und Militärflugzeuge (z.B. Bomber, Aufklärer usw.)unterschieden. Nach Art der Antriebsmaschine unterscheidet man zudem Motor-, Propellerturbinen-, Kolben-, Stahl- oder Düsenflugzeuge.

Außerdem unterscheidet man je nach Anzahl der Tragflächen zwischen Eindecker, Doppeldecker und Dreidecker.

Es gibt auch noch einige spezille Flugzeugarten: Amphibienflugzeuge, Gleit- und Segelflugzeuge, Wasserflugzeuge, Flugboote, Senkrechtstartflugzeuge, Flachstartflugzeuge, Kurzstartflugzeuge.

Quellenangabe

Biografie Otto Lilienthal:

http://www.rasscass.com/templ/te_bio.php?PID=1670&RID=1;

www.google.de (Suchmaschiene)

Biografie Wright:

http://www.rasscass.com/templ/te_bio.php?PID=1195&RID=1;

www.google.de (Suchmaschiene)

Warum fliegt ein Flugzeug:

http://www.mfk-pattensen.de/Warum_fliegt_ein_Flugzeug.htm;

http://baadenweb.de/flieger/theorie.htm

Liebers/Wilke; 1992; Physik; Berlin; Volk und Wissen

Flugzeug?!?:

Liebers/Wilke; 1992; Physik; Berin; Volk und Wissen

http://baadenweb.de/flieger/theorie.htm

Alle Bilder wurden in der Suchmaschiene unter www.google.de gefunden.

Physik am Fahrrad

Physik am Fahrrad

Entstehung des Fahrrads:

	1.Akt (1817-1820): Die Draisine 1817 erfand der badische Forstbeamte Freiherr Karl von Drais die Draisine. Dies war eine Laufmaschine, um längere Strecken schneller zurückzulegen. (1820-1861) Nach dem fieberhaften Erfinden von Eisenbahnen, Dampfmaschinen, dem Telefon, kam 1861 der zweite "Startschuss" der Entwicklung des Fahrrads.
2. Akt (1861-1870): Das Pedalveloziped Es wurden Tretkurbeln und Pedale am Vorderrad einer Laufmaschine befestigt. Pierre Michaux stellte 1867 sein Fahrradmodell in Paris vor. 1869 gründete er die 1. Fahrradfabrik der Geschichte, in welcher 200 Velos pro Tag produziert wurden. 1870 ging er Konkurs und England stieg in das Fahrradgeschäft ein.
	3.Akt (1870-1880):Das Hochrad Den Engländern war die Velos zu langsam. Anhand des Gesetzes: pro Pedaltritt eine Radumdrehung, überlegten sie sich, dass das Vorderrad größer sein müsste um schneller zu sein. Das Hinterrad war dafür umso kleiner zum besseren Aufsteigen.
4. Akt: Das Niederrad Das Hochrad war nicht sicher und man brauchte eine Lösung. Diese kam aus England: ein Übersetzungsgetriebe auf das verkleinerte Vorderrad. 1885 wurde die Kraft per Kette auf das Hinterrad übertragen. Am bekanntesten war "der Rover" von John Kemp Starley. Nach und nach sah das Fahrrad dem heutigen immer ähnlicher. So wurden Federung, Luftreifen, Freilaufnabe und Rücktrittbremse Bestandteile des normalen Rades.

Physik

Rollwiderstand Der Rollwiderstand hängt vom Laufdurchmesser und der verwendeten Bereifung, insbesondere aber vom Reifendruck ab. Multipliziert man den Rollwiderstandkoeffizienten mit der Summe der Gewichte des Fahrers und des Rades, so erhält man den Wert der Kraft, die notwendig ist, um den Ausgleich der Rollreibung zu erreichen. Reifen mit großem Durchmesser haben bei gleichem Druck oft einen niedrigeren Rollwiderstand als kleinere.

Luftwiderstand Die Stärke des Luftwiderstandes nimmt mit dem Quadrat der Geschwindigkeit zu. Das bedeutet, wenn man doppelt so schnell fährt, hat man gegen einen vervierfachten Luftwiderstand anzukämpfen. Um diesen zu reduzieren gibt es verschiedene Möglichkeiten. Man macht sich "windschlüpfrig" in dem man z.B eine Verkleidung am Lenker anbringt oder man versucht seine Windfläche zu verkleinern, in dem man z.B in Rennhaltung fährt oder mit einem Liegerad fährt.

Kettenschaltung An der Entfaltungsformel kann man auch erkennen, wie eine Kettenschaltung funktioniert. Das Übersetzungsverhältnis lässt sich durch die Kombination von meist 3 Kettenblättern vorn, welche an der Tretkurbel befestigt sind, und 8 Ritzeln hinten, welche 11,12,14,16,18,21,24 und 28 Zähne haben, variieren. Von den 24 Kombinationen lassen sich nur 12 wirklich sinnvoll nutzen, denn einige sollten nicht benutzt werden, weil die Kette extrem schräg liefe.

Teile des Fahrrades

Atomwaffen

Kernwaffen sind ohne Zweifel die spektakulärsten, faszinierensten und schrecklichsten Waffen die, die Welt je gesehen hat. Kaum eine andere Waffengattung bringt so viel Zerstörung und Leid wie die Atombomben. Viele kennen den Atompilz, doch wie kommt er zustande? Diese Fragen und andere zum Thema Atomwaffen will ich hier beantworten.

Geschichte: Zwischen 1940 und 1950 passiert viel Gutes und Schlechtes. Pearl Harbor wird angegriffen, die UN wird gegründet, DDR u. BRD entstehen, Indien wird unabhängig und Elisabeth II wird Königin. In den 10 Jahren passiert viel, doch zwischen 1940 d 1945 schreibt die Weltgeschichte ihre dunkelsten und blutigsten Kapitel. Der zweite Weltkrieg. Mit ihm begann eine Rüstungswettlauf zwischen USA und Deutschland: Wer erfindet zuerst die Atombombe

Die USA stellte das finanzielle Aufwändige "Manhattan" Projekt auf die Beine. Am 16.7.1945 lässt die USA die erste Atombombe über der Wüste von New Mexiko abwerfen. Die erste Atombombe, als Kriegsmittel, wurde unter dem Namen "Little Boy" über Hiroshima gezündet. 3 Tage später detoniert die weitaus stärkere Bombe "Fat Man" über Nagasaki. Beide Bomben stammen aus amerikanischer Herstellung. 280 000 Menschen sterben sofort nach den 2 Detonationen, unzählige erleiden bleibende Schäden.

Diese Wissenschaftler waren direkt oder indirekt am Bau oder Entwicklung der Atomwaffen beteiligt:

• Albert Einstein -Brief an den amerikanischen Präsidenten

• Herr u. Frau Curie (Entdeckung der Radioaktivität (1896)

• Robert Oppenheimer - Leiter des Manhattan-Projekts

• Otto Hahn -Entdecker der Kernspaltung (1938)

"Nagasaki" Bombe:

Die Nagasaki-Bombe war der Vorreiter zahlreicher Kernwaffen.

Die Zündkapseln Müssen am Rand der Bombe gezündet werden, damit die Explosionswelle gegen das "Innere" zu bewegt. Durch enormen Druck werden U und Pu zum kritischen Zustand komprimiert. Die Energie wird freigesetzt.

Wasserstoffbombe:

Die Wasserstoffbombe wurde entwickelt um den größtmöglichen Schaden anzurichten.

Wenn die Implosionskapseln Zünden wird der Schaum-Kunststoffraum überflutet mit energiereichen Photonen. So kommt starke Hitze zustande. Durch den entstehenden Druck erreicht der Plutoniumkern den Kritischen zustand und detoniert

Neutronen-Bombe :

Die Neutronen-Bombe sollte die lebende Materie vernichten, aber die Fabriken und taktisch wichtige Gebäude sollten weitest gehend erhalten bleiben.

Das Gemisch von Deuterium und Tritium, welches in der Wasserstoff- Kapsel enthalten war, sollte mit einer recht schwachen Kernreaktion Neutronen Freisetzen.

Explosion in der Atmosphäre:

Es wird viel thermische Energie (Hitze), Gamma- und Neutronenstrahlung freigesetzt.

Die Druckwelle eilt dem Feuerball ca. 250m voraus. Wenn die Druckwelle auf dem Boden aufkommt wird sie reflektiert. Die reflektierte Druckwelle verbindet sich mit der alten.

Ca.: 10 sec nach Explosion :

Durch das schnelle Aufsteigen kommen starke Rückwinde zustande, welche viel Dreck und Staub mit aufsaugen. Es entsteht eine Wolke, die dem Atompilz sein charakteristisches Aussehen verleiht.

PS.: Wenn die Windgeschwindigkeit ca. 24 km/h beträgt kann der radioaktive Fallout bis zu 250 km entfernt vom Ground Zero niederfallen.

Explosion unter der Erdoberfläche:

Ca.: 2 sec nach Explosion

Der Feuerball zieht viel Erde, Staub und Dreck mit hoch, so dass sich eine Schmutzsäule bildet.

Wenn eine Bombe von 100 kt Kraft ca. 15 m unter der Erde detoniert, entsteht ein 220 m breiter und 35 m tiefer Krater. Die verschobene Erdmasse beträgt ca. 1000 Tonnen.

Quellenangabe: - Autor: Nick Fischer

• Titel: Atomwaffen

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PS.: Wenn eine o. mehrere Skizzen dieser Ausarbeitung unvollständig oder fehlerhaft sind trägt der Computer bzw. das Programm die Schuld.

Anmerkung - wohl doch eher der Verfasser