2. Mechanik starrer Körper

Die Mechanik beschäftigt sich ganz allgemein mit der Bewegung von Körpern. In diesem Kapitel geht es um die Bewegung von starren Körpern, also festen Körpern, die sich nicht verformen lassen. Hierbei vernachlässigen wir Reibungskräfte, sofern nicht explizit darauf hingewiesen wird. Starre Körper können sich nur entweder als ganzes Objekt verschieben oder sich drehen. Der Zusammenhang der Ortskurve eines Körpers mit seiner Geschwindigkeit und der Beschleunigung wird in der sogenannten Kinematik im ersten Abschnitt beschrieben. Im Weiteren geht es dann um die Ursachen der Bewegungen, also um Kräfte und die Newton’schen Axiome. Darin werden wir insbesondere Federkräfte, Gravitationskräfte, Reibungskräfte und Scheinkräfte in beschleunigten Bezugssystemen behandeln und die Bewegungsgleichung herleiten. Daran anschließend folgt ein Abschnitt über die Erhaltungssätze in der Mechanik. Hierbei werden im Rahmen der Energieerhaltung die physikalischen Begriffe der Arbeit, Energie und des Potenzials hergeleitet. Impulserhaltung wird am Beispiel von Stößen zwischen Körpern behandelt. Außerdem wird die Drehimpulserhaltung eingeführt. Ein weiterer Abschnitt ist der Statik gewidmet, also der Situation, bei der sich der Bewegungszustand des Körpers gerade nicht ändert. Das Kapitel schließt mit der Beschreibung der Rotation von ausgedehnten Körpern, wozu neue Begriffe wie das Trägheitsmoment eingeführt werden.