(Ph3-01) Massenpunkt und starrer Körper

Inhaltsverzeichnis

In dieser Lerneinheit schauen behandeln wir den Massenpunkt und den starren Körpern.

 

 

Innerhalb der Kinematik beschreiben wir die Bewegung von Körpern. Zur Beschreibung der Bewegung eines Körpers können wir die Beschleunigung, die Geschwindigkeit und den Ort des Körpers zu einer bestimmten Zeit angeben. Dabei betrachten wir nicht, warum sich der Körper bewegt, sondern nur wie sich der Körper bewegt.

 

undefiniert
Beispiel: Fußball

Im obigen Bild siehst du einen Fußballspieler, der einen Ball schießt. Durch den Schuss setzt sich der Ball in Bewegung. Wir können die Bewegung des Balls beschreiben, indem wir zum Beispiel bestimmen, mit welcher Geschwindigkeit sich der Ball zu einer bestimmten Zeit bewegt oder wie weit er fliegt und wie seine genaue Flugbahn aussieht. Wir beschreiben dabei innerhalb der Kinematik nur die Bewegung des Balls, nicht aber warum sich der Ball bewegt. Der Fußballspieler, welcher den Ball mit einem Schuss in Bewegung versetzt, wird also nicht betrachtet.

 

Um die Bewegung eines Körpers beschreiben zu können, ist es sinnvoll nicht den realen Körper zu betrachten, sondern ein Modell von ihm. Grund dafür sind vereinfachte Berechnungen, die dann auf den realen Körper übertragen werden können.

 

Hierbei stehen die folgenden beiden Modelle zur Verfügung.

 


Massenpunkt


Die erste Modellvorstellung ist der Massenpunkt. Hierbei stellst du dir vor, dass die gesamte Masse des Körpers in seinem Schwerpunkt zusammengefasst wird. Anstelle der Bewegung des gesamten Körpers, betrachten wir also nur die Bewegung seines Schwerpunkts. Diese Modellvorstellung ist dann sinnvoll, wenn die Abmessungen des Körpers vernachlässigt werden können.

 

Modell Massenpunkt
Modell Massenpunkt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

In der obigen Grafik siehst du einen Stuntman auf einem Motorrad. Der Gesamtschwerpunkt von Stuntman und Motorrad liegt im grünen Punkt. Beim Modell Massenpunkt wird nun die gesamte Masse (das Gewicht) der beiden Körper in diesem Schwerpunkt zusammengefasst und es wird bei der Beschreibung der Bewegung nur der Schwerpunkt betrachtet.

 


Starrer Körper


Im Modell des Massenpunktes, kann die Abmessung des Körpers vernachlässigt werden. In der Modellvorstellung des starren Köpers hingegen, können wir die Abmessungen nicht vernachlässigen.

 

Massenpunktsystem

 

Stell dir vor, du sollst die Bewegung eines Autos auf der Autobahn beschreiben und den Abstand zu den anderen Autos. Dann kannst du die Abmessung des Autos nicht vernachlässigen, da du ja die Länge und Breite des Autos benötigst, um die Abstände zu den vorderen, hinteren und seitlichen Fahrzeugen zu bestimmen.

 

Bei der Modellvorstellung des starren Körpers stellt man sich den Körper als ein System von Massenpunkten vor. Dabei weisen alle Massenpunkte eine konstante (=gleichbleibende) Entfernung zueinander auf, welche sich auch bei der Bewegung nicht ändert. Damit werden Verformungen des Körpers wie die Durchbiegung, die Kompression die Dehnung sowie innere Schwingungen ausgeschlossen.

 

undefiniert
Vorschau: Freier Fall!

Ein Thema, das dir innerhalb dieses Kurses begegnen wird, ist der freie Fall. Beim freien Fall ist es nicht immer sinnvoll das Modell eines Massenpunktes zu wählen, da die Abmessungen des Körpers beim freien Fall relevant sind. Je mehr Fläche ein Körper aufweist, desto größer ist der Luftwiderstand. Betrachten wir zum Beispiel ein im freien Fall befindliches Auto, so können wir hier nicht das Modell des Massenpunktes anwenden, weil der Luftwiderstand hier nicht vernachlässigt werden kann. Deswegen betrachten wir beim freien Fall in der Regel Körper, die kaum Volumen aufweisen, wie zum Beispiel Bälle oder Kugeln. Hier ist der Luftwiderstand nahezu vernachlässigbar und deswegen kann hier das Modell des Massenpunktes angewandt werden.

 

wie gehts weiter
Wie geht's weiter?

In der nachfolgenden Lerneinheit betrachten wir die unterschiedlichen Bewegungsarten, die ein Körper aufweisen kann.

 

Trainingsbereich

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