BW Abitur NwT flashcards

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Wirkungsgrad

Verhältnis von nutzbarer abgegebener Leistung oder Energie zur zugeführten Leistung oder Energie; dimensionslos, immer kleiner als eins bei realen technischen Systemen.

Energieerhaltungssatz

In einem geschlossenen System bleibt die Gesamtenergie konstant; Energie wird nur umgewandelt, etwa von Lageenergie in Bewegungsenergie und Reibungswärme.

Kinetische Energie

Bewegungsenergie eines Körpers der Masse m mit Geschwindigkeit v; berechnet als E_kin = ½·m·v², quadratisch abhängig von der Geschwindigkeit.

Potenzielle Energie

Lageenergie im Schwerefeld, E_pot = m·g·h, mit Erdbeschleunigung g etwa 9,81 m/s² und Höhe h über einem Bezugsniveau.

Ohmsches Gesetz

Bei konstanter Temperatur ist die Spannung U proportional zum Strom I; der Proportionalitätsfaktor ist der Widerstand R, also U = R·I.

Reihenschaltung von Widerständen

Widerstände hintereinander: Der Gesamtwiderstand ist die Summe der Einzelwiderstände, durch alle Bauteile fließt derselbe Strom, die Spannungen addieren sich.

Parallelschaltung von Widerständen

Widerstände nebeneinander: An allen liegt dieselbe Spannung, die Ströme addieren sich; der Kehrwert des Gesamtwiderstands ist die Summe der Kehrwerte.

Elektrische Leistung

Umgesetzte Energie pro Zeit im Stromkreis; P = U·I, bei ohmschen Widerständen auch P = U²/R oder P = I²·R.

Zweites newtonsches Gesetz

Die Beschleunigung eines Körpers ist proportional zur resultierenden Kraft und umgekehrt proportional zu seiner Masse: F = m·a.

Gewichtskraft

Kraft, mit der ein Körper der Masse m von der Erde angezogen wird: F_G = m·g, mit g ≈ 9,81 m/s² an der Erdoberfläche.

Mechanische Arbeit

W = F·s, wenn Kraft und Weg parallel verlaufen; bei abweichendem Winkel zählt nur die Kraftkomponente in Wegrichtung.

Mechanische Leistung

Arbeit pro Zeit, P = W/t; bei gleichförmiger Bewegung gilt P = F·v, bei Drehbewegung P = M·ω mit Drehmoment M.

Hebelgesetz

Am Gleichgewichtshebel gilt F_1·l_1 = F_2·l_2; das Produkt aus Kraft und Hebelarm ist auf beiden Seiten gleich groß.

Drehmoment

M = F·r, wobei r der senkrechte Abstand der Wirkungslinie der Kraft vom Drehpunkt ist; Einheit Newtonmeter.

Schwerpunkt und Standsicherheit

Ein Körper bleibt standsicher, solange das Lot vom Schwerpunkt durch die Auflagefläche fällt; sonst entsteht ein Kippmoment.

Dreitafelprojektion

Technische Darstellung eines Bauteils in Vorderansicht, Draufsicht und Seitenansicht, senkrecht zueinander angeordnet und maßstabsgetreu bemaßt.

Bemaßung in technischen Zeichnungen

Maßzahlen mit Maßlinien, Maßhilfslinien und Pfeilen; jedes Maß erscheint nur einmal, in der Ansicht mit der klarsten Form.

Passung und Toleranz

Zulässige Abweichung eines Maßes sowie die Zuordnung von Bohrung und Welle; Spiel, Übergang oder Presssitz ergeben sich aus den Abmaßen.

Mechanische Spannung

σ = F/A, Kraft pro Querschnittsfläche; Einheit N/mm². Überschreitet σ die Streckgrenze des Werkstoffs, tritt bleibende Verformung auf.

Zug- und Druckbeanspruchung

Zugkräfte verlängern einen Körper, Druckkräfte verkürzen ihn; beide wirken senkrecht zur Querschnittsfläche und erzeugen Normalspannungen.

Scherbeanspruchung

Kräfte wirken parallel zur Querschnittsfläche und verschieben die Schichten gegeneinander, etwa bei Bolzen, Nieten oder Scherstiften.

Werkstoffauswahl

Entscheidung nach Festigkeit, Dichte, Steifigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Bearbeitbarkeit, Kosten und Recycelbarkeit bezogen auf die Anforderung.

Leichtbau

Konstruktionsprinzip mit minimierter Masse bei ausreichender Steifigkeit und Festigkeit, etwa durch Hohlprofile, Versteifungen oder geeignete Werkstoffe.

Reibung

F_R = μ·F_N; Haftreibung ist größer als Gleitreibung, Reibung wandelt mechanische Energie in Wärme um und mindert den Wirkungsgrad.

Getriebe und Übersetzung

Zahnräder oder Riemen ändern Drehmoment und Drehzahl; das Übersetzungsverhältnis i = n_1/n_2 = M_2/M_1, die Leistung bleibt idealerweise gleich.

Regelkreis

Geschlossenes System aus Sensor, Regler, Stellglied und Regelstrecke mit Rückführung der Regelgröße; Abweichungen werden laufend korrigiert.

Steuerung versus Regelung

Steuerung wirkt ohne Rückführung der Ausgangsgröße; Regelung misst die Regelgröße und korrigiert über eine Rückkopplung, reagiert also auf Störungen.

Sensor und Aktor

Sensor wandelt eine physikalische Größe in ein Signal um; Aktor setzt ein Steuersignal in eine mechanische oder elektrische Wirkung um.

Offener versus geschlossener Wirkungsgrad

Bei Kaskadierung multiplizieren sich die Teilwirkungsgrade; eine Kette mit drei Stufen zu je 0,8 erreicht nur 0,512.

Leistungsanpassung

Maximale Leistung wird an eine Last abgegeben, wenn ihr Widerstand gleich dem Innenwiderstand der Quelle ist; dann ist der Wirkungsgrad 50 Prozent.

Energiespeicher im Vergleich

Batterie speichert elektrochemisch, Superkondensator elektrostatisch mit hoher Leistung, Pumpspeicher potenziell; Kennzahlen sind Energiedichte und Leistungsdichte.

Nachhaltigkeit in der Technik

Bewertung über Lebenszyklus: Energie- und Materialeinsatz bei Herstellung, Nutzung und Entsorgung sowie Recyclingfähigkeit und Schadstofffreiheit.