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Physik Mechanik – Kreisbewegung

14 KartenNaturwissenschaftenatrio09.10.2026Nur mit Link

Karteikarten zum Thema „Naturwissenschaften“ · 14 Karten · von atrio. Beispiele: Was definiert eine gleichförmige Kreisbewegung? · Wie wird die Winkelgeschwi…

Karten

14 Karten
STANDARD

Was definiert eine gleichförmige Kreisbewegung?

Rückseite

Ein Körper bewegt sich auf einem Kreisbogen mit konstanter Bahngeschwindigkeit v, wobei sich der Richtungsvektor der Geschwindigkeit kontinuierlich ändert.

STANDARD

Wie wird die Winkelgeschwindigkeit ω definiert und welche Einheit hat sie?

Rückseite

ω = Δφ/Δt beschreibt den überstrichenen Winkel pro Zeit, Einheit ist Rad pro Sekunde (rad/s).

STANDARD

Welcher Zusammenhang besteht zwischen Bahngeschwindigkeit v, Winkelgeschwindigkeit ω und Radius r?

Rückseite

v = ω · r gilt für jeden Punkt auf der Kreisbahn; die Bahngeschwindigkeit wächst linear mit dem Radius bei konstanter ω.

STANDARD

Wie berechnest du die Periodendauer T und die Frequenz f einer Kreisbewegung?

Rückseite

T = 2π/ω ist die Zeit für eine volle Umdrehung, f = 1/T = ω/(2π) die Anzahl der Umdrehungen pro Sekunde in Hertz.

STANDARD

Was ist die Zentripetalbeschleunigung a_z und in welche Richtung zeigt sie?

Rückseite

a_z = v²/r = ω²·r ist die Betragsänderung des Geschwindigkeitsvektors pro Zeit und zeigt stets radial zum Kreismittelpunkt.

STANDARD

Wie lautet die Formel für die Zentripetalkraft F_z und woraus resultiert sie?

Rückseite

F_z = m·a_z = m·v²/r = m·ω²·r ist die Nettokraft, die den Körper auf der Kreisbahn hält; sie ist keine eigene Kraftart, sondern Resultierende anderer Kräfte.

STANDARD

Wie leitet man a_z = v²/r geometrisch über das Geschwindigkeitsdreieck her?

Rückseite

Bei kleinem Winkel Δφ bilden die Geschwindigkeitsvektoren ein ähnliches Dreieck wie die Ortsvektoren; aus Δv/v = Δs/r und Δs = v·Δt folgt a_z = Δv/Δt = v²/r.

STANDARD

Was unterscheidet die Zentripetalkraft von der Zentrifugalkraft?

Rückseite

Zentripetalkraft ist die reale, nach innen gerichtete Nettokraft im Inertialsystem; Zentrifugalkraft ist eine Trägheitskraft, die nur im mitdrehenden Bezugssystem erscheint.

STANDARD

Welche Kräfte wirken beim konischen Pendel und wie berechnest du den Winkel θ?

Rückseite

Gewichtskraft mg nach unten und Seilkraft F_S entlang des Seils; tan θ = v²/(r·g) = ω²·r/g ergibt sich aus horizontaler (Zentripetal-) und vertikaler Kraftkomponente.

STANDARD

Welche Mindestgeschwindigkeit benötigt ein Körper im Looping (Radius R) am höchsten Punkt, um die Bahn nicht zu verlassen?

Rückseite

v_min = √(g·R) am Scheitelpunkt, damit die Normalkraft N ≥ 0 bleibt; darunter würde der Körper die Kreisbahn verlassen und freier Fall eintreten.

STANDARD

Wie berechnest du den optimalen Überhöhungswinkel α einer Kurve ohne Reibung für Geschwindigkeit v und Radius r?

Rückseite

tan α = v²/(r·g); die Normalkraft wird so geneigt, dass ihre horizontale Komponente exakt die nötige Zentripetalkraft liefert.

STANDARD

Was beschreibt die Winkelbeschleunigung α und wie hängt sie mit der Tangentialbeschleunigung a_t zusammen?

Rückseite

α = dω/dt ist die zeitliche Änderung der Winkelgeschwindigkeit; a_t = α·r wirkt tangential zur Bahn und ändert den Betrag der Geschwindigkeit.

STANDARD

Wie berechnest du das Drehmoment M, das eine Kraft F auf einen Körper im Abstand r vom Drehpunkt ausübt?

Rückseite

M = r × F = r·F·sin φ, wobei φ der Winkel zwischen Hebelarm r und Kraft F ist; es bewirkt Winkelbeschleunigung gemäß M = I·α.

STANDARD

Warum bewegen sich Satelliten auf Kreisbahnen um die Erde und welche Gleichung bestimmt den Bahnradius?

Rückseite

Gravitationskraft F_G = G·M·m/r² liefert die nötige Zentripetalkraft m·v²/r; daraus folgt v = √(G·M/r) für den Bahnradius r bei gegebener Geschwindigkeit.

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