Experimentelle und theoretische Untersuchungen zur Festlegung des Gültigkeitsbereichs des geschwindigkeitsunabhängigen Reibungsansatzes (eBook)

Diplomarbeit aus dem Jahr 1984 im Fachbereich Physik - Mechanik, Note: 1,0, , Sprache: Deutsch, Abstract: Seltsamerweise wird die Berücksichtigung von und der Umgang mit Reibungskräften in Physikbüchern entweder gemieden oder bestenfalls als Randerscheinung geführt.

Mir ist kein Werk bekannt, das Reibungskräfte systematisch und vor allem formal schlüssig behandelt.

Typisch in Stil sowie Art und Weise beim Umgang mit der Reibung in der Physik steht beispielsweise in einem der Standardwerke [GOLDSTEIN, H.: Klassische Mechanik. 10., korrigierte Auflage, AULA-Verlag, Wiesbaden (1989)] S. 24: „Gelegentlich kommt es vor, daß die Reibungskraft der Geschwindigkeit des Teilchens proportional ist, ...“.

Tatsache ist jedoch, dass nicht nur „gelegentlich“, sondern bei allen mechanischen Bewegungen, Reibungskräfte einen entscheidenden Einfluss auf die Bahnkurve der Körper haben und – wie ich in dieser Diplomarbeit gezeigt habe – immer von der Geschwindigkeit abhängen müssen.

Ohne die Berücksichtigung von Reibungskräften, können die Bewegungsgleichungen in Hinblick auf die möglichst genaue Beschreibung einer Bahnkurve wertlos sein.

Verständlich ist die Vernachlässigung von Reibungskräften sicherlich unter dem Aspekt, lösbare Differentialgleichungen zu erhalten. So ist zum Beispiel das Bewegungsproblem des schiefen Wurfs mit Reibung nicht geschlossen lösbar. Dennoch bestimmt die Reibungskraft, wann und wo der geworfene Körper bei bekannten Anfangsbedingungen tatsächlich auf dem Boden auftrifft.

In dieser Diplomarbeit wird ausgeführt, wie Reibungskräfte als Folge des II. Hauptsatzes der Thermodynamik zwingend einzuführen sind und notwendig von der Geschwindigkeit abhängen müssen.

Ausgehend von der Integration der NEWTONschen Grundgleichung mithilfe einer Methode, die auf den Energieerhaltungssatz führt und deswegen als "Integrationsmethode des Energieerhaltungssatzes" eingeführt wird, werden die theoretisch möglichen Kräfte klassifiziert.

Als Folge des II. Hauptsatzes der Thermodynamik wird gezeigt, dass bei allen Bewegungsproblemen Reibungskräfte zwingend einzuführen sind und diese notwendig von der Geschwindigkeit abhängen müssen.

Anhand von zwei Beispielen, "Freie Schwingungen eines Federpendels" sowie "Drehantrieb einer Scheibe", wird die formale Verfahrensweise zur Berücksichtigung von Reibungskräften demonstriert.