Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Probleme für Physik

Was ist Radioaktivität?

Radioaktivität bedeutet, dass instabile Atomkerne von selbst zerfallen und dabei Strahlung abgeben. Ein Atom besteht aus einem Atomkern mit Protonen (positiv) und Neutronen (neutral) sowie einer Atomhülle mit Elektronen (negativ). Der Kern enthält fast die gesamte Masse des Atoms, während die Hülle fast leer ist.

Stabilität und radioaktiver Zerfall

Ein Atom ist stabil, wenn das Verhältnis von Protonen und Neutronen ausgeglichen ist. Ist dieses Verhältnis gestört, wird der Kern instabil und zerfällt. Diesen Vorgang nennt man radioaktiven Zerfall.

Die drei Arten der Strahlung

Beim Zerfall entstehen drei verschiedene Arten von Strahlung:

• Alpha-Strahlung: Besteht aus Heliumkernen. Sie ist schwer, langsam und hat eine

Kapillarität

Die Kapillarität beschreibt das Steigen oder Fallen einer Flüssigkeit in einem engen Rohr aufgrund von Oberflächenspannungskräften. Die Höhe des Flüssigkeitsspiegels hängt vom Verhältnis zwischen der Oberflächenspannung und dem Gewicht der Flüssigkeitssäule ab. Die vertikale Komponente der Oberflächenspannungskraft an den Rohrwänden muss das Gewicht der Flüssigkeitssäule ausgleichen. Die Formel zur Berechnung der Höhe h lautet: h = 2s · cosθ / ρ · r · g, wobei s die Oberflächenspannung, θ der Kontaktwinkel, ρ die Dichte der Flüssigkeit, r der Radius des Rohres und g die Erdbeschleunigung ist. Bei einem Kontaktwinkel von 90° ist die Höhe h gleich Null. Je größer der Radius des Rohres, desto geringer... Weiterlesen "Verständnis der Flüssigkeitseigenschaften: Von Kapillarität bis Wärmeausdehnung" »

Aggregatzustände und Phasenübergänge

• Schmelzen: fest → flüssig
• Erstarren: flüssig → fest
• Verdampfen/Verdunsten: flüssig → gasförmig
• Kondensieren: gasförmig → flüssig
• Sublimieren: fest → gasförmig
• Resublimieren: gasförmig → fest

Anomalie des Wassers

Wasser dehnt sich beim Gefrieren aus: Bei 0 °C vergrößert sich das Volumen um ca. 9 %. Zwischen 0 °C und 4 °C nimmt das Wasservolumen beim Erwärmen ab (größte Dichte bei 4 °C). Dadurch frieren Seen nicht vollständig zu und Fische können überleben.

Wärmeenergie

Q = c · m · ΔT

• Q: Wärme
• c: Spezifische Wärmekapazität (Wasser: 4.200 J/(kg·K))
• ΔT: Temperaturänderung

Schwingungen beeinflussen

• Schwingung stoppen: Viel Reibung erzeugen (z. B. in Wasser).
• Schwingung erhalten: Energie

Versuchsziel

In diesem Versuch soll die relative Dielektrizitätszahl ε_r eines vorgegebenen Dielektrikums mithilfe eines Zylinderkondensators berechnet werden.

Polarisationsarten

• Verschiebungspolarisation: Die Elektronen eines Atoms oder Moleküls werden durch ein externes elektrisches Feld so verschoben, dass der Schwerpunkt der negativen Ladungen nicht mehr mit dem Schwerpunkt der positiven Ladungen übereinstimmt.
• Orientierungspolarisation: Diese Polarisationsart entsteht durch die Ausrichtung permanenter elektrischer Dipole in einem elektrischen Feld.

Warum ein Zylinderkondensator?

Es wird ein Zylinderkondensator verwendet, da dieser minimale Streukapazitäten (parasitäre Kapazitäten) zwischen den Elektroden garantiert.

Parasitäre Kapazitäten

Dies... Weiterlesen "Bestimmung der Dielektrizitätszahl εr: Grundlagen & Physik" »

Atomaufbau

Ein Atom besteht aus Elektronen, Protonen und Neutronen.

Temperatur

Die Temperatur ist eine physikalische Größe, die das Empfinden von Kälte oder Wärme beschreibt. Sie entspricht der mittleren kinetischen Energie der Moleküle.

Wärme

Wärme ist die Übertragung von Energie zwischen Körpern aufgrund eines Temperaturunterschieds. Sie beschreibt Energieformen, die durch Temperaturdifferenzen wahrnehmbar sind.

Arten der Ausdehnung

• Linear
• Flächig
• Volumetrisch

Thermodynamik

Die Thermodynamik ist ein Teilgebiet der Physik, das sich mit der Wärmeübertragung und der Umwandlung von Energie in ihre verschiedenen Formen befasst.

Hauptsätze der Thermodynamik

• Nullter Hauptsatz: Wenn zwei Körper mit einem dritten im thermischen Gleichgewicht stehen,

1. Schäumen & Emulgieren (VT-V-01)

Sedimentationsgeschwindigkeit (Stokes-Gleichung)

Die Sedimentationsgeschwindigkeit $v_c$ wird beschrieben durch:

$$v_c = \frac{1}{18} \frac{\Delta\rho \cdot g \cdot x_B^2}{\eta_{cont}}$$
wobei:

• $\Delta\rho$ = Dichtedifferenz (kg/m³)
• $g$ = Erdbeschleunigung (9,81 m/s²)
• $x_B$ = Durchmesser kugelförmiges Teilchen (m)
• $\eta_{cont}$ = Dynamische Viskosität der kontinuierlichen Phase (Pa·s)

Bedeutung: Geschwindigkeit, mit der Partikel/Blasen sedimentieren oder aufrahmen.

Einheit: m/s

Anwendung: Emulsionsstabilität, Creaminggeschwindigkeit.

Beispiel: Wassertropfen ($\text{ø } 10 \,\mu\text{m}$) in Öl sinken mit:

• $\Delta\rho = 100 \,\text{kg/m}^3$
• $\eta = 0,05 \,\text{Pa}\cdot\text{s}$
• $v = \frac{1}{18} \frac{100 \cdot

Das Hookesche Gesetz

Die Verformung ist proportional zur Ursache, durch die sie erzeugt wird. Dass eine Größe oder ein Signal proportional zu einem anderen ist, bedeutet, dass man zwischen den beiden Größen eine Beziehung festlegen kann, indem man eine von ihnen mit einem Proportionalitätskoeffizienten multipliziert.

In unserem Fall entspricht die Ursache der aufgebrachten Kraft und die Verformung der Dehnung, die eine Feder erfahren hat, wenn sie aus ihrer Gleichgewichtslage gebracht wird. Das bedeutet:

F = k · x

Hierbei ist k der Proportionalitätskoeffizient zwischen der angewandten Kraft und der eingetretenen Dehnung. Er entspricht einer elastischen Eigenschaft, der sogenannten Federkonstante, und sein Wert ist:

k = F / x

Im internationalen... Weiterlesen "Grundlagen der Federkonstante und Schwingungslehre" »

Tontechnik: Ausbreitung einer Schallquelle in Luft: Molekülkette.. 1 Schwingung ist 1 Periode.. Sinuskurze (Oben Verdicht. Unten Verdü.) Geschwindigkeit der Sinusschwingung hängt von Temp ab..... Schallgeschwindigkeit= 344m/s -> es dauert 1s bis ein M ein anderes M in 344m Entfernung angest hat. Amplitude= Je höher desto lauter und desto größer der Schalldruck Hertz (1Hertz ist 1 Sinusschwingung pro S)).. Frequenz= Schwingungshäufigkeit pro Zeiteinheit (Je höher desto höher Ton) Schwingungsverläufe: 2untersch Sinustöne= Klang (+-3db) 2gleiche sinust. gleicher Phase=Verstärkung (+6db) 2gleiche ST 180G Versch.=Auslöschung(0db) Pascal= Druckschwankungen in der Luft (0,00002Pa=Untere Hörschwelle (0db))... Dezibel= beschreibt... Weiterlesen "Schallausbreitung in Luft: Grundlagen und Phänomene" »

Analysis: Stetig Hebbare Ist zähler & nenner = 0, dann nullstelle (x-a) rauskürzen. Ist Defi-Lücke nach Kürzen verschwunden -> Stetig hebbar Verhalten im Unendlichen: ZG < ng="" ..="" dann="" ist="" x-achse="" waagrechte="" asymptote="" zg="NG" ..="" dann="" geben="" koeefizienten="" asymptote="" zg=""> NG Keine Waagrechte Asymptote. Aber wenn Form f(x)=mx+c+g(x)  dann ist mx+c schiefe Asymptote ! Hilfreiche UmformungenWenn f(x) der Weg ist, der in gewisser Zeit x zurückg. Wurde, dann ist f'(x) die Geschwindigkeit zur Zeit x /// Wenn f(x) die Geschwindigkeit angibt, die zur Zeit x erreicht wurde, dann ist f'(x) die Beschleunigung zur Zeit x  /// Wenn f(x) die Menge einer Flüssigkeit zur Zeit x angibt, dann ist f'(x) die... Weiterlesen "Wichtige Formeln und Konzepte der Analysis und Differentialrechnung" »

Rutherford-Experiment und Atommodell

Versuchsaufbau

Der englische Physiker E. Rutherford erforschte den Aufbau der Atome. Er bestrahlte eine dünne Goldfolie mit α-Strahlen, um weitere Aufschlüsse über den Bau der Atome zu erhalten. Als Strahlungsquelle diente ihm Radium. Das Radium befand sich in einem Bleiblock, aus dem die positiv geladenen α-Teilchen durch eine Öffnung gebündelt austreten konnten. Durch den luftleeren Raum wurden diese Teilchen auf eine dünne Goldfolie geschossen, und rund um diese Folie war ein Fotoschirm aufgebaut, um die Strahlen aufzufangen.

Beobachtungen und Ergebnisse

Da die radioaktiven α-Strahlen vergleichsweise viel Masse besitzen, erwartete Rutherford, dass die Strahlen von der Goldfolie zurückgeworfen werden.... Weiterlesen "Rutherford-Experiment: Alpha‑Streuung, Atomkern und Vergleich mit Bohr" »