Dynamik
Mechanik mit (Beschleunigungs)Kräften
Basiswissen
Die Dynamik als Teilgebiet der Mechanik beschäftigt sich mit Kräften, die nur infolge von Beschleunigungen (auch Verzögerungen) auftreten. Beispiel: welche Kräfte wirken auf die Schienen einer Achterbahn, wenn ein vollbesetzter Wagen plötzlich in einer steilen Kurve umgelenkt wird? Dazu hier einige Grundlagen.
F=ma: die Grundformel der Dynamik?
F=m·a, ausgesprochen als "Kraft ist Masse mal Beschleunigung" ist das zweite Newtonsche Axiom und die zentrale Grundformel der klassischen Dynamik Isaac Newtons (1642 bis 1727). Die Formel sagt anschaulich, dass man für jeden beschleunigten Körper mit Masse ("Kilogramm") eine Kraft annehmen muss. Wenn etwa ein Raumschiff mit einer Masse von
Lies mehr dazu unter F=ma ↗
Nur Flüssigkeiten, z. B. Wasser: Hydrodyanmik
Die Hydrodynamik ist die Wissenschaft bewegter Flüssigkeiten: welche Widerstände erzeugt Wasser bei einer Schiffsbewegung? Wodurch entsteht der Auftrieb bei Tragflächenbooten? Wann und warum treten Wirbel in Rohrleitungen auf? Siehe mehr unter Hydrodynamik ↗
Nur Gase, z. B. Luft: Aerodynamik
Die Aerodynamik ist die Wissenschfat bewegter Gase: warum erzeugen Tragflächen an Flugzeugen einen Auftrieb? Welche Wucht kann ein starker Wind entfalten? Wie kann ein Radrennprofi seinen Luftwiderstand verringern? Mehr unter Aerodynamik ↗
Flüssigkeiten und Gasen: Fluiddyanmik
Fluid ist in der Physik und den Ingenieurwissenschaften ein Überbegriff für Gase und Flüssigkeiten. Sowohl Luft (Aero) als auch Wasser (Hydro) sind Beispiele für Fluide. Die Wissenschaft bewegter Gase und Flüssigkeiten nennt man Fluiddynamik ↗
Himmelskörper: Astrodynamik
Bis zur Zeit von Isaac Newton[1642 bis 1727] nahm für die Bewegung der Himmelskörper andere physikalische Gesetze an, als sie auf der Erde gelten. Die Frage, ob die Bewegungen auf der Erde denselben Gesetzmäßigkeiten folgen könnten wie die Bewegungen der Gestirne am Himmel wurde nicht gestellt. Indem Newton aber detailliert am Beispiel der Mondbahn und eines fallenden Steines auf der Erde nachwies, dass beide aus derselben Art Kraft, der Gravitationskraft, erklärt werden können[1], war das antike Bild zweier unterschiedlicher Seinsbereiche für die Gesetze der Bewegungen nicht mehr aufrecht zu erhalten. Das griechische Wort dynamis (für Kraft) in Verbindung mit atro (Stern) bringt diesen Ansatz Newtons auf den Punkt. Siehe mehr unter Astrodynamik ↗
Was ist das Gegenteil von Dynamik?
Je nach Fachgebiet die Statik oder die Kinetik: die Statik erklärt Dinge ohne dabei auf Bewegung zurückgreifen zu müssen. Die Kinetik betrachtet Dinge ohne dabei auf Kräfte zurückgreifen zu müssen[1]. Die Dinge dürfen sich bewegen, die Bewegung darf aber per Definition keinen Einfluss auf die betrachteten Effekte haben (Statik) und Kräfte dürfen für die Erklärung keine Rolle spielen (Kinematik).
- Bewegungen sind für Erklärungen nicht wesentlich Statik ↗
- Kräfte sind für Erklärungen nicht wesentlich Kinematik ↗
Fußnoten
- [1] Jürgen Teichmann: Wandel des Weltbildes. Astronomie, Physik und Meßtechnik in der Kulturgeschichte. Mit Beiträgen von Volker Bialas und Felix Schmeidler. Wissenschaftliche Buchgesellschaft. Darmstadt. Im Kapitel 2.5 "Kinematik und Dynamik - ein wichtiger Unterschied zwischen Antike und Neuzeit" ab Seite 31 wird ausführlich beschrieben, wie man bis zur Zeit von Newton nur die Gesetzmäßigkeiten zu erfassen suchte, ohne aber nach dem Grund zu fragen. Der Grund der Bewegungsgesetze, so Newton, sei die Kraft (dynamis = Kraft). Auf Seite 268 wird Newton als Begründer der Himmelsmechanik beschrieben.