Werkzeugkasten: Physikalische Größen bei Drehbewegungen

Drehimpuls und Drehimpulserhaltungssatz (1)

An dieser Stelle geht es um die Beschreibung des unter dem Namen Pirouetteneffekt bekannten Phänomens (Eiskunstlauf) anhand relevanter physikalischer Größen. Dabei spielt einer der (wenigen) Erhaltungssätze der Physik eine bedeutende Rolle.

Drehimpuls und Drehimpulserhaltungssatz (2)

Insbesondere die vektorielle Eigenschaft des Drehimpulses wird auf dieser Seite anhand des sehr bekannten Drehstuhlexperiments genauer untersucht, bei dem es vorrangig um die Art und Weise des Austausches von Drehimpulsen der am Experiment Beteiligten geht.

Drehmoment, Drehimpuls und Präzession

Auf dieser Seite geht es anhand eines Beispiels um die Auswirkungen eines Drehmoments, das an einem sich drehenden Körper (z. B. an einem rotierenden Rad) angreift und versucht, dessen Drehimpuls hinsichtlich seines augenblicklichen Betrages und/oder seiner augenblicklichen Richtung zu beeinflussen.

Zur allgemeinen Definition von Drehmoment und Trägheitsmoment

Es werden die beiden Größen Drehimpuls und Trägheitsmoment plausibel definiert und der Zusammenhang zwischen ihnen und der Winkelgeschwindigkeit erläutert.

Zum Umgang mit vektoriellen Größen in der Physik

Es werden in allgemeiner Form vektorielle Größen in der Physik, ihre formale Darstellung, Vielfache einer vektoriellen Größe, die Addition und die verschiedenen Arten der multiplikativen Verknüpfungsmöglichkeiten sowohl formal als auch anhand von interaktiven Simulationen dargestellt.

Physikalische Größen bei Drehbewegungen - Worum geht es?

Auf dieser Seite wird dargestellt, welche Bedeutung die in diesem Kapitel behandelten Inhalte im Alltag und in der Wissenschaft haben.

Zentripetalbeschleunigung und Zentripetalkraft

Die zum Drehzentrum hin orientierte Zentr(ipet)albeschleunigung wird auf zwei leicht verschiedene Arten formelmäßig hergeleitet. Damit ergibt sich auch die häufig verwendete Zentr(ipet)alkraft. Beide Größen werden auch vektoriell betrachtet.

Fliehkräfte und Corioliskräfte auf der Erde

Befindet man sich selbst in einem rotierenden Bezugssystem, stellt man, sofern man dort in Ruhe ist, eine Zentrifugalkraft fest, die für den außen stehenden Beobachter der Zentr(ipet)alkraft genau entgegengesetzt, aber betragsmäßig gleich groß ist. Wenn man sich im rotierenden System zusätzlich bewegt, tritt die Corioliskraft noch hinzu.

Gleichförmige Kreisbewegung

Es werden die grundlegenden Größen für die gleichförmige Kreisbewegung erläutert: Umlaufdauer, Frequenz, Winkel im Bogenmaß und Winkelgeschwindigkeit. Darüber hinaus werden wichtige Beziehungen zwischen diesen begründet und formal hergeleitet.

Sichtwechsel zwischen ruhendem und linear bewegtem
Bezugssystem

Weil selbst der Sichtwechsel in zwei sich linear und gleichförmig gegeneinander bewegenden Systemen nicht ganz leicht ist, finden sich an dieser Stelle Aufgaben zur Übung, bei denen es um die Beschreibung der Bewegung einer sich drehenden Kreisscheibe aus den beiden Systeme heraus geht.

Sichtwechsel zwischen ruhendem und rotierendem Bezugssystem

Noch schwieriger stellt sich hinsichtlich der Beschreibung von Bewegungen ein Wechsel zwischen einem ruhenden und einem rotierenden Bezugssystem dar. Eine weitere Animation dient auch hier als Übungsmaterial.