Formeln: Bewegung, Kraft, Arbeit und Leistung
Die Grundformeln der Mechanik: Geschwindigkeit, Beschleunigung, Kraft, Gewicht, Druck, Arbeit, Energie, Leistung, Drehmoment, Hebel und Reibung.
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| Gesucht | Formel | Größen und Einheiten | Beispiel |
|---|---|---|---|
| Geschwindigkeit | v = st | v in m/s; 1 m/s = 3,6 km/h | 100 m in 20 s → v = 5 m/s = 18 km/h |
| Beschleunigung | a = Δvt | a in m/s² | von 0 auf 10 m/s in 5 s → a = 2 m/s² |
| Kraft | F = m · a | F in N = kg·m/s² | 1000 kg · 2 m/s² → F = 2000 N |
| Gewichtskraft | G = m · g | g = 9,81 m/s² | 50 kg → G = 490,5 N |
| Druck | p = FA | 1 bar = 10 N/cm² = 100 000 Pa | 1000 N auf 10 cm² → p = 100 N/cm² = 10 bar |
| Mechanische Arbeit | W = F · s | W in J = N·m | 500 N über 4 m → W = 2000 J |
| Hubarbeit (Lageenergie) | W = m · g · h | h in m | 100 kg auf 3 m → W = 2943 J |
| Bewegungsenergie | Ekin = m · v22 | E in J | 1000 kg bei 10 m/s → E = 50 kJ |
| Mechanische Leistung | P = Wt | P in W = J/s | 2943 J in 10 s → P = 294 W |
| Leistung bei Drehbewegung | P = 2 · π · n · M | n in 1/s, M in Nm | 1500 1/min = 25 1/s, 30 Nm → P = 4712 W |
| Drehmoment | M = F · r | M in Nm, r Hebelarm in m | 200 N an 0,25 m → M = 50 Nm |
| Hebelgesetz | F1 · l1 = F2 · l2 | Kraft mal Kraftarm = Last mal Lastarm | 100 N an 1 m hebt 500 N an 0,2 m |
| Reibungskraft | FR = μ · FN | μ Reibungszahl, FN Normalkraft | μ 0,3, 1000 N → FR = 300 N |
| Dichte | ρ = mV | ρ in kg/dm³ | 15,7 kg Stahl in 2 dm³ → ρ = 7,85 kg/dm³ |
Einheiten vor dem Einsetzen umrechnen: km/h durch 3,6 ergibt m/s, 1/min durch 60 ergibt 1/s. Ein Joule ist eine Wattsekunde; 3,6 MJ sind eine Kilowattstunde.
Quelle: Physikalische Grundgleichungen, Einheiten nach dem SI, sinngemäß. Richtwerte für die Praxis, maßgeblich sind die gültigen Normen und Herstellerangaben.