Mechanik

Rainer Müller, Technische Universität Braunschweig.

1. Ein lernwirksamer Zugang zur newtonschen Mechanik
1.1.Kinematische Größen
1.2.Geschwindigkeit als Vektorgröße, Richtung und Tempo
1.3.Das Trägheitsgesetz
1.4.Zweidimensionaler Stoß als Hinführung zum 2. newtonschen Gesetz
2. Modell- und Theoriebildung in der Mechanik
2.1.Von der Beobachtung von Alltagsphänomenen zu den Modellen der Mechanik
2.2.Die Grundgesetze der Mechanik sind nicht im Alltag erkennbar
2.3.Antike Vorstellungen zur Bewegung und ihre Entsprechungen in Schülervorstellungen
2.4.Systematische Begriffsbildung
2.5.Begriff der Masse
2.6.Gesetz oder Axiom?
3. Die newtonschen Gesetze mit System anwenden
3.1.Geschwindigkeit und Beschleunigung; das zweite newtonsche Gesetz als Differentialgleichung
3.2.Systeme und Systemgrenzen; äußere und innere Kräfte
3.3.Planvolles Anwenden des zweiten newtonschen Gesetzes
3.4.Beispiel: Schiefe Ebene
3.5.Drittes newtonsches Gesetz
3.6.Modellieren von Wurfbewegungen: Senkrechter, schräger Wurf, schräger Wurf mit Reibung
3.7.Schwerelosigkeit
4. Erhaltungssätze
4.1.Energieformen
4.2.Formulierung des Energiesatzes
4.3.Umgang mit dem Energiesatz
4.4."Kraftsparende Maschinen" als Anwendung des Energieerhaltungssatzes
4.5.Impulserhaltung
4.6.Eindimensionale Stöße als Anwendung von Energie- und Impulssatz
4.7.Drehimpulserhaltung, Drehmomente und Hebelgesetz
5. Mechanische Schwingungen
5.1.Schwingungsgleichung, Hookesches Gesetz
5.2.Harmonische Schwingungen
5.3.Gedämpfte Schwingungen
5.4.Resonanz
6. Kreisbewegungen und Scheinkräfte
6.1.Beschreibung einer Kurvenfahrt im Inertialsystem
6.2.Zentripetalkräfte
6.3.Kinematische Beschreibung der Kreisbewegung
6.4.Zentripetalbeschleunigung und Zentripetalkraft
6.5.Rotierende Bezugssysteme
6.6.Zentrifugal- und Corioliskraft
7. Himmelsmechanik
7.1.Begriffsgeschichte der Himmelsmechanik
7.2.Newtonsches Gravitationsgesetz und keplersche Gesetze
7.3.Gravitationsfeld und potentielle Energie
7.4.Ausblick auf die Allgemeine Relativitätstheorie