Neueste Veröffentlichungen und Patente im Bereich der Luft- und Raumfahrt

A set of three physical laws forming the basis of classical mechanics. The first law (inertia) states an object remains at rest or in uniform motion unless acted upon by a net external force. The second law quantifies force as mass times acceleration, [latex]\vec{F} = m\vec{a}[/latex]. The third law states that for every action, there is an equal and opposite reaction.

A Newtonian fluid's shear stress is directly proportional to the rate of shear strain. This linear relationship is defined by Newton's law of viscosity: [latex]\tau = \mu \frac{du}{dy}[/latex], where [latex]\tau[/latex] is the shear stress, [latex]\mu[/latex] is the dynamic viscosity (a constant of proportionality), and [latex]\frac{du}{dy}[/latex] is the shear rate or velocity gradient.

Die Strömungsmechanik ist das Teilgebiet der angewandten Mechanik, das sich mit der Statik (ruhende Flüssigkeiten) und Dynamik (bewegte Flüssigkeiten) von Flüssigkeiten und Gasen befasst. Sie wendet grundlegende Prinzipien der Masse-, Impuls- und Energieerhaltung an, um das Verhalten von Flüssigkeiten zu analysieren und vorherzusagen. Die Anwendungsgebiete sind vielfältig und reichen von der Aerodynamik und Hydraulik bis hin zur Meteorologie und Ozeanographie.

Dies sind zwei Möglichkeiten, Bewegung in der Kontinuumsmechanik zu beschreiben:

• Die Lagrange-Spezifikation folgt einzelnen Materialpartikeln und verfolgt ihre Eigenschaften im Laufe der Zeit, als würde man ein bestimmtes Auto im Verkehr beobachten
• Die Euler-Spezifikation konzentriert sich auf feste Punkte im Raum und beobachtet die Eigenschaften (Geschwindigkeit, Dichte) aller Teilchen, die diese Punkte passieren, wie eine Verkehrskamera, die eine feste Kreuzung beobachtet.

Die Festkörpermechanik ist ein Zweig der Kontinuumsmechanik, der sich mit dem Verhalten fester Materialien befasst, insbesondere mit ihrer Bewegung und Verformung unter Einwirkung von Kräften, Temperaturänderungen oder anderen äußeren Belastungen. Sie ist von grundlegender Bedeutung für die Konstruktion und Analyse von Strukturen im Ingenieurwesen. Wichtige Bereiche sind Elastizität (rückstellbare Verformung), Plastizität (bleibende Verformung) und Bruchmechanik (Rissentstehung und -ausbreitung).

Die elektromotorische Kraft ([latex]\mathcal{E}[/latex]) ist die Arbeit, die pro Einheit elektrischer Ladung von einer nicht-elektrischen Quelle wie einer Batterie oder einem Generator verrichtet wird. Trotz ihres Namens handelt es sich nicht um eine mechanische Kraft, sondern um ein elektrisches Potenzial, das in Volt gemessen wird. Sie stellt die Energie dar, die von einer anderen Form (chemisch, mechanisch) in elektrische Energie umgewandelt wird, während eine Ladung die Quelle durchquert.

Der elektrische Strom in einem Voltastapel wird durch eine Redoxreaktion erzeugt. An der Zinkanode wird das Zinkmetall oxidiert, wobei zwei Elektronen pro Atom freigesetzt werden ([latex]Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2e^{-}[/latex]). Diese Elektronen wandern durch den äußeren Stromkreis zur Kupferkathode. Dort werden die Wasserstoffionen aus dem wässrigen Elektrolyten reduziert und bilden Wasserstoffgas ([latex]2H^{+} + 2e^{-} \rightarrow H_2[/latex]).

Generalized Hooke's Law is the constitutive equation for linear elastic materials, stating that the stress tensor is linearly proportional to the strain tensor. The relationship is expressed as [latex]\sigma = C : \varepsilon[/latex], where [latex]\sigma[/latex] is the stress tensor, [latex]\varepsilon[/latex] is the strain tensor, and [latex]C[/latex] is the fourth-order stiffness tensor containing the material's elastic constants.

This law states that every particle attracts every other particle in the universe with a force directly proportional to the product of their masses and inversely proportional to the square of the distance between their centers. The formula is [latex]F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}[/latex], where [latex]G[/latex] is the gravitational constant. It unified terrestrial and celestial mechanics.

Bernoulli's principle states that for an inviscid flow, an increase in a fluid's speed occurs simultaneously with a decrease in pressure or a decrease in its potential energy. It is a statement of the conservation of energy for a moving fluid, commonly expressed as [latex]p + \frac{1}{2}\rho v^2 + \rho gh = \text{constant}[/latex] along a streamline.

In continuum mechanics, the principle of mass conservation states that the mass of a closed system must remain constant over time. For a fluid, this is expressed by the continuity equation. In its Eulerian differential form, it is written as [latex]\frac{\partial \rho}{\partial t} + \nabla \cdot (\rho \mathbf{u}) = 0[/latex], where [latex]\rho[/latex] is the density and [latex]\mathbf{u}[/latex] is the velocity field.

A reformulation of classical mechanics based on the principle of stationary action. It uses a scalar quantity called the Lagrangian, defined as kinetic energy minus potential energy ([latex]L = T - V[/latex]). The equations of motion are derived from the Euler-Lagrange equation, [latex]\frac{d}{dt} \left( \frac{\partial L}{\partial \dot{q}_i} \right) - \frac{\partial L}{\partial q_i} = 0[/latex], using generalized coordinates, which simplifies analysis of complex systems with constraints.

Galvanische Korrosion ist ein elektrochemischer Prozess, bei dem ein Metall bevorzugt korrodiert, wenn es mit einem anderen in elektrischem Kontakt steht und ein Elektrolyt vorhanden ist. Dies geschieht, weil die ungleichen Metalle ein bimetallisches Paar bilden, wobei das unedlere (aktivere) Metall als Anode fungiert und korrodiert, während das edlere Metall als Kathode wirkt.

Die erste elektrische Batterie erzeugte Gleichstrom durch die Übereinanderlagerung von Paaren unterschiedlicher Metallscheiben (z. B. Zink und Kupfer), die durch ein mit Salzlake getränktes Tuch getrennt waren. Jedes Paar bildete eine galvanische Zelle, und die Reihenschaltung erhöhte die Gesamtspannung. Diese Anordnung demonstrierte die erste kontinuierliche Umwandlung chemischer Energie in elektrische Energie und ebnete den Weg für die moderne Elektrochemie.

Der Voltaische Pfahl begründete das Prinzip der Addition von Spannungen durch Reihenschaltung elektrochemischer Zellen. Jedes Zink-Kupfer-Paar, oder jede Zelle, erzeugt eine charakteristische elektromotorische Kraft (EMK) von etwa 0,76 Volt. Durch physisches Stapeln dieser Zellen zeigte Volta, dass die Gesamtspannung über dem Pfahl die Summe der einzelnen EMKs jeder Zelle ist, wie durch [latex]V_{Gesamt} = n \mal V_{Zelle}[/latex] beschrieben.