Grundbegriffe
Die Masse
Die Masse ist eine Eigenschaft der Materie. Sie bestimmt sowohl die auf einen Körper wirkenden wie auch die von ihm ausgehenden Gravitationskräfte. Ebenso wird durch die Masse des Körpers seine Trägheit, die Kräfte, mit der er Beschleunigungsgkräften entgegenwirkt, bestimmt. Außerhalb der Physik wird die Masse auch als Gewicht bezeichnet. Die Masse eines zusammengesetzten Körpers entspricht den Massen seiner Einzelteile.
Für die Masse (m) eines Eisstock gilt:
SI-Einheit = kg.
Formelzeichen ist das m.
Die Masse beeinflusst den → Impuls eines Körpers und die gespeicherte → kinetische Energie.
Geschwindigkeit
Die Geschwindigkeit beschreibt, wie schnell und in welcher Richtung ein Körper im Lauf der Zeit seinen Ort verändert. Eine Geschwindigkeit wird durch ihren Betrag und die Bewegungsrichtung bestimmt.
SI-Einheit = m/s,
gebräuchlich sind auch km/h
Formelzeichen ist das v (lat. velocitas).
Die Geschwindigkeit beeinflusst → Impuls und die → Energie eines Körpers.
Trägheitsmoment
Das Trägheitsmoment gibt die Trägheit eines starren Körpers gegenüber einer Änderung seiner Winkelgeschwindigkeit bei der Drehung um eine gegebene Achse an. Das Trägheitsmoment spielt insoweit bei der Drehbewegung (Rotation) die gleiche Rolle wie die Masse bei der geradlinigen Bewegung (Translation). Das Trägheitsmoment ist ab hängig von der Massenverteilung in Bezug auf die Drehachse.
Nachfolgendes gilt für das Trägheitsmoment
- starrer Rotationskörper mit
- homogener Massenverteilung bei der
- Drehung um die Symmetrieachse
| Vollzylinder ≈ Stiel, Laufsohle, Haube und Zwischenplatte |
| Trägheitsmoment J = ½ m · r² |
| Hohlzylinder ≈ Stahlring |
| Trägheitsmoment J = ½ m · (r1² + r2²) |
Das Trägheitsmoment wird hauptsächlich von der Masse des Stahlringes beeinflusst. Die Massen der übrigen Komponenten (Zwischenplatte, Haube, Laufsohle und Stiel) sind von untergeordneter Bedeutung.
Für einen kompletten Eisstock ergeben sich folgende Näherungswerte:
|
|||||
| kompletter Eisstock |
|
Einheit = kg · m².
Formelzeichen ist das J oder auch I.
Vom Trägheitsmoment sind der → Drehimpuls und die → Rotationsenergie abhängig. Für das Kippen eines Eisstocks (Teilrotation um eine waagerecht verlaufende Rotationsachse) gelten andere Werte.
| → Trägheitsmoment beim Kippen |
Winkelgeschwindigkeit
Die Geschwindigkeit der kreisförmigen Bewegung (Rotation) wird als Winkelgeschwindigkeit oder auch Drehgeschwindigkeit bezeichnet. Dabei wird der Winkel als Radiant (rad) angegeben, der in der angegebenen Zeit durchlaufen wird. Der Radiant ist dabei die Strecke des Radius auf dem Umfang eines Kreises.
Da sich ein Vollwinkel (komplette Umdrehung) aus 2 rad · π ergibt, beträgt 1 rad ≈ 57,3º.
Die Winkelgeschwindigkeit beeinflusst den → Drehimpuls und die → Rotationsenergie.
Reibungskoeffizient
Der Reibungskoeffizient, auch Reibungszahl oder Reibwert, ist ein dimensionsloses Maß für die Reibungskraft im Verhältnis zur Anpresskraft zwischen zwei Körpern. Die Reibungszahl ist eine physikalische Größe, die als reiner Zahlenwert ohne Maßeinheit angegeben wird. Soweit keine weiteren Kräfte wirken, entspricht bei einem auf einer ebenen Fläche gleitenden Körper die Anpresskraft der Gewichtskraft.
Formelzeichen ist µ oder f.
Bei der Angabe eines Reibungskoeffizienten wird zwischen Gleitreibung und Haftreibung unterschieden: Bei der Gleitreibung bewegen sich die Reibflächen relativ zueinander, während sie dies bei der Haftreibung nicht tun. Die Haftreibungskraft verhindert das Einsetzen einer Bewegung.
Gewichtskraft
Die Gewichtskraft gibt an, wie stark ein Körper von der Erde angezogen wird. Die Gewichtskraft ist das Produkt aus der Masse und der Schwerebeschleunigung (Fallbeschleunigung).