Übung : Montags 13:15 bis 14 Uhr, Liebig-HS

Vorlesung: Montags 14:15 bis 15:45, Liebig HS

Tutorials: Montags 16:00 bis 17:30, B00.019, C3003, D0001

http://www.physik.lmu.de/lehre/vorlesungen/wise_07_08/pph/Web-Seite zur Vorlesung :

für Pharmazeuten und Biologen (PPh)Mechanik, Elektrizitätslehre, Optik

Einführung in die Physik

Kreisel

Festkörper

heat them and beat them

FlüssigkeitenHydrostatik

Vorlesung Physik für Pharmazeuten : PPh - 05

Kreisel

Symmetrieachsen und freie Achsen

IL

i

ii rmI 2

Die Rotation um freie Achsen erfordert kein Drehmoment.

Jeder starre Körper besitzt (mindestens) drei freie Achsen, und diese stehen senkrecht aufeinander.

Freie Drehachse (Zentripetalkräfte kompensieren sich)

ILRotation um freie Achse

[Tafel 5.1]

Ein Kreiselrotiert immer um eine freie Achse

IL

L

r v

r

v

Iv mrL

[Experiment kräftefreier Kreisel]

Was passiert, wenn ein Drehmoment auf einen Kreisel wirkt?

dL

dt

M

L

M t

r

L

F

M

L parallel

M

L

L nicht

parallel F

von oben:

LL

Das Rad läuft um die Aufhängung mit Umlauffrequenz

L

t

M

LL /

L

M

Lt

L

t

Höhere Drehimpulse stabilisieren die Drehachse

Kreisel im Schwerefeld: Präzession

F

L

M

[Tafel 5.2]

Präzession des Kreisels

Experiment GyroscopeExperiment Kraftzerlegung

Festkörper

Bisher: starre KörperJetzt: deformierbare Körper

-Raumgitter (Kristallgitter)-Gitterebenen (Netzebenen)

Der kristalline Festkörper

m, k, l: ganze Zahlen

clbkamrr

Translationssymmetrie

Gitter+Basis=Kristallstruktur

Kristallformen

Demo Kristall

Interferenz von Röntgenstrahlen in Kristallen

Lennard Jones Potential

Molekulare Basis eines Festkörpers

[Tafel 5.3]

Elastizitätsgrenze und Plastizität

Zugfestigkeit

MaterialwissenschaftPhysik("HookscheFeder")

Atomares Bild der plastischen Deformation

GitterfehlerVersetzungen

Korngrenzenwanderung ...

Gefüge

Def.: Zugspannung und Dehnung

A

FD

l

l

Zugspannung

Dehnung

Elastizitätsmodul

E D

Pam

N2

D E Hooksches Gesetz

F D A E Al l Dl

F ||A

GS

: Schubspannung

G : Schubmodul

Einheit [,G]=Pa

Schubspannung und Scherung

A

FS

||

: Scherwinkell

l

l

l

ll

Flüssigkeiten kann man nicht statisch scheren oder biegen !

[Experiment Silly putty]

l

RGM

2

4

R

r

l

r

M = F x R (Drehmoment)

F

M

Torsion=Scherung

Biegung = Dehnung + Stauchung: Lösung durch Integration ...

hL

baEF

3

3

4

ab

L

neutrale Faser

h

Andere Deformationen sind geometrisch ableitbar

Versuch Biegung[Tafel 5.4]

F h

Elastizitätsmodul(109 Pa)

Zugfestigkeit(109 Pa)

Material

A Space Elevator, or more specifically the LiftPort Space Elevator, will consist of a ribbon made of a very strong and very light material, carbon nanotubes, anchored to the Earth's surface at the LiftPort Station with the other end reaching into space. By making the ribbon long enough, and attaching a small satellite as counterweight, the Earth's rotation will provide enough centrifugal effect to overcome the pull of gravity and keep the ribbon taut. The LiftPort Space Elevator will then provide a permanent bridge between earth and space. Elevator cars will be robotic "lifters" which will climb the ribbon to deliver cargo and eventually people to orbit or beyond.

V, m

]/[ 3mkgV

m

Die Dichte

Dichte=Masse/Volumen

1

m

VVSspez. Volumen:

spez. Gewicht: gV

mg

V

FG G

S

Hydrostatik

Der hydrostatische Druck : A

FP

Kompressibilität

p1

V1

p2

V2

p K V

VK : Kompressionsmodul

V

V p

1

KKompressibilität

Festkörper und Flüssigkeiten sind inkompressibel (K ist groß) im Gegensatz zu Gasen (K ist klein)

SchubmodulKompress.-modul

Pascalsches Prinzip

Der hydrostatische Druck : A

F

[P]=N/m2 = Pa(scal)

Einfaches Druckmeßgerät (Manometer)

Der Druck wirkt isotrop (in alle Raumrichtungen),unabhängig von der (geschlossenen) Gefäßform.

F

1 bar=105 Pa

Pascalsches Prinzip

A

FP

p1 p2

2

2

1

1

A

F

A

F

F1 s1 F2 s2 Energieerhaltung

Hydraulische Presse(Anwendung des Pascalschen Prinzips)

Kolbenarbeit gegen den hydr. Druck VpW 221111 sApsAp

Der Schweredruck

hgp F/A

gmFG

m V Ah

hAgFG Ah

Anwendungen: Wasserturm, Taucher unter Wasser, ....Experiment Hydrostatik

Druck und Dichte entkoppelt (inkompressible Flüssigkeit)

Druckmessung U-Rohr:

U-Rohr Flüssigkeits-Manometer

hgpp 01

Wo ist der hydrostatische Druck am größten?

Hydrostatisches Paradoxon

Tafel 5.5 Versuch kommunizierende Röhren

Der Druck am Boden des (offenen) Gefäßes ist unabhängig von der Form

Magdeburger Halbkugeln

Nachweis des Luftdrucks durch Otto von Guericke (1602-1682)

Der atmosphärische Schweredruck

p 0

p

p0

g h

p gh

Formel für hydrostatischen Druck(Gas: Druck und Dichte sind gekoppelt)

p

h 0

g

p0

p

h

p

gphp

000 exp)( Barometrische Höhenformel

0

p

p0h

p0 ,0

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

302520151050

Höhe in km

Dru

ck in

bar druckabhängige

Dichte

p Quecksilber g h

Quecksilber 13,6 kg / l

Wie hoch steht die Quecksilbersäule bei 1013 mbar?

Torricellische Röhre zur Messung des Luftdrucks

Atmosphärischer „Normaldruck“: 1,013·105 Pa = 1 atm=1013 mbar = 760 Torr = 760 mm-Hg

=p1p0~0

Archimedisches Prinzip

F1 g h1 A

F2 gh2 A

Fläche A

Auftriebskraft

Ahhg

FFFA

)( 12

12

VgFA

Ein Körper, der teilweise oder vollständig in eine Flüssigkeit eingetaucht ist, erfährt eine Auftriebskraft, deren Betrag gleich der Ge-wichtskraft der verdrängten Flüssigkeit ist

Schwimmen SchwebenSinken

GA FF GA FF GA FF