Erhaltungssätze der Mechanik:
Im Folgenden erhältst du eine Zusammenfassung zum Thema: Erhaltungssätze der Mechanik
Die Erhaltungssätze der Mechanik und Physik – Energieerhaltung, Impulserhaltung, Drehimpulserhaltung, Ladungserhaltung und Massenerhaltung – sind fundamentale Prinzipien, die in abgeschlossenen Systemen unveränderliche Größen beschreiben
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1. Energieerhaltungsatz:
Grundlage:
Der Energieerhaltungssatz besagt, dass die Gesamtenergie in einem abgeschlossenen System konstant bleibt. Energie kann zwischen verschiedenen Formen (z.B. kinetische, potenzielle, thermische Energie) umgewandelt werden, aber die Gesamtenergie bleibt unverändert.
Anwendung:
In mechanischen Systemen bleibt die Summe aus kinetischer und potenzieller Energie konstant, sofern keine äußeren Einflüsse wie Reibung vorhanden sind.
Ein Pendel in einem idealen System ohne Luftwiderstand behält seine Gesamtenergie bei, wobei diese zwischen kinetischer und potenzieller Energie hin- und herwechselt.
Formel des Erhaltungssatzes der Energie:
2. Ladungserhaltungsatz:
Grundlage:
Der Ladungserhaltungssatz besagt, dass die Gesamtladung in einem abgeschlossenen System konstant bleibt. Elektrische Ladung kann weder erzeugt noch vernichtet werden, sondern nur von einem Ort zu einem anderen übertragen werden.
Anwendung:
In einer einfachen elektrischen Schaltung fließt elektrischer Strom durch einen geschlossenen Stromkreis, der aus einer Spannungsquelle (z.B. Batterie), Leitern und einem Verbraucher (z.B. Glühbirne) besteht.
In einem solchen Stromkreis bleibt die Gesamtladung konstant, während sie durch den Stromkreis fließt.
Formel der Ladungserhaltung:
3. Impulserhaltungsatz:
Grundlage:
Der Impulserhaltungssatz besagt, dass der Gesamtimpuls in einem abgeschlossenen System konstant bleibt, wenn keine äußeren Kräfte wirken. Der Impuls ist definiert als das Produkt aus Masse und Geschwindigkeit eines Körpers.
Anwendung:
Bei Kollisionen bleibt der Gesamtimpuls aller beteiligten Körper vor und nach der Kollision gleich, sofern keine äußeren Kräfte eingreifen.
Bei einem elastischen Stoß zweier Billardkugeln bleibt der Gesamtimpuls der beiden Kugeln vor und nach dem Stoß gleich.
Formel der Impulserhaltung:
4. Drehimpulserhaltungsatz:
Grundlage:
Der Drehimpulserhaltungssatz besagt, dass der Drehimpuls eines abgeschlossenen Systems konstant bleibt, wenn keine äußeren Drehmomente wirken. Der Drehimpuls ist das Produkt aus dem Trägheitsmoment eines Körpers und seiner Winkelgeschwindigkeit.
Anwendung:
Ein Eiskunstläufer beim Pirouttendrehen kann seine Drehgeschwindigkeit erhöhen, indem er seine Arme anzieht, wodurch das Trägheitsmoment sinkt und die Winkelgeschwindigkeit zunimmt, sodass der Drehimpuls erhalten bleibt.
Der Eiskunstläufer dreht sich also schneller, je näher er seine Arme und Beine an den Körper bringt.
Formel der Drehimpulserhaltung:
5. Massenerhaltungsatz:
Grundlage:
Der Massenerhaltungssatz besagt, dass die Gesamtmasse in einem abgeschlossenen System konstant bleibt. Masse kann weder erzeugt noch vernichtet werden, sondern nur von einer Form in eine andere umgewandelt werden.
Anwendung:
Formel der Massenerhaltung:
