Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Probleme für Physik

Grenzen der klassischen Physik

Newtons klassische Mechanik basiert auf den Galilei-Transformationen und seinen Bewegungsgleichungen. Maxwells Gleichungen bestätigten die Wellennatur des Lichts und ermöglichten die Berechnung seiner Geschwindigkeit im Vakuum. Dies führte zu einem Vergleich zwischen Lichtwellen und Schallwellen.

Eigenschaften von Schallwellen

Schallwellen benötigen ein Medium, um sich auszubreiten. Sie breiten sich mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit in Bezug auf das Ausbreitungsmedium aus. Die Geschwindigkeit kann durch die Formel der Geschwindigkeitsaddition berechnet werden.

Eigenschaften von Lichtwellen

Lichtwellen benötigen ein Ausbreitungsmedium (den sogenannten Äther). Sie breiten sich mit einer festen Geschwindigkeit... Weiterlesen "Einführung in die moderne Physik: Von der Relativitätstheorie zur Kernphysik" »

Medien, die von Audiodaten übertragen werden

Die Klänge, die wir hören, werden durch die Luft übertragen, aber jede elastische Substanz, ob fest, flüssig, gasförmig oder Plasma, kann Schall übertragen. Elastizität ist die Eigenschaft eines Materials, auf eine einwirkende Kraft mit einer Formänderung zu reagieren und in seine ursprüngliche Form zurückzukehren, wenn die verzerrende Kraft entfernt wird. Stahl ist eine elastische Substanz, Kitt ist unelastisch.

In Flüssigkeiten und elastischen Festkörpern liegen die Moleküle relativ nahe beieinander und reagieren schnell auf die Relativbewegungen und übertragen die Energie mit geringen Verlusten. Schall breitet sich in Wasser viermal schneller aus als in Luft und in Stahl etwa 15-mal... Weiterlesen "Schall: Übertragung, Reflexion und Brechung" »

Geschwindigkeit

V: mittlere Geschwindigkeit

Formeln:
V = s / t
s = V · t
t = s / V

s: Wegstrecke
t: verbrachte Zeit

SI-Einheiten: m/s
Weitere Einheiten: km/h, cm/s

Geschwindigkeit ist der Quotient aus zurückgelegter Wegstrecke und dafür benötigter Zeit.

Hinweis zur Umrechnung: Minuten in Stunden: min / 60

Beschleunigung

a: Beschleunigung

Formeln:
a = (v_f - v₀) / t
v_f = v₀ + a · t
v₀ = v_f - a · t

v_f: Endgeschwindigkeit
v₀: Anfangsgeschwindigkeit
t: Zeit

SI-Einheiten: m/s²

Beschleunigung ist die Änderung der Geschwindigkeit pro Zeiteinheit.

Kräfte

F: Kraft in Newton (N)

Formeln:
F = m · a

m: Masse in kg
a: Beschleunigung in m/s²

(Weitere Formel, z.B. aus Druck):
F = P · A

P: Druck
A: Fläche

SI-Einheiten: Newton (N)

Weitere Einheiten: Kilogramm Kraft (Kp), Pond (p)... Weiterlesen "Grundlegende Formeln und Definitionen der Physik" »

Elektrostatik und Elektrodynamik

Elektrostatik: Die Energie oder elektrische Ladung in Ruhe. Strombelastung: Wenn die Ladung in Bewegung ist. Elektrodynamik: Die grundlegende und inhärente Eigenschaft der Materie. Es gibt positive oder negative Ladungen, gleichnamige Ladungen stoßen sich ab und ungleichnamige ziehen sich an.

Grundlegende Ladungseinheit

Ein Elektron oder ein Proton.

Leitende Körper

Materialien, deren Elektronen sich frei bewegen können.

Elektrifizierung

Wenn Körper an anderen Stellen angezogen werden, unterteilt in: Reibung, Kontakt, Induktion.

Elektrische Kraft

Die Kraft hängt von der Größe oder Intensität, dem Abstand zwischen den Ladungen und der Höhe der Ladung ab (F) (IF = N).

Coulombsches Gesetz

Die elektrische Kraft zwischen... Weiterlesen "Elektrostatik und Elektrodynamik: Grundlagen" »

Block 5: Wellenphänomene

5.1. Huygens' Prinzip

Wellen, oder Wellenbewegungen, weisen Eigenschaften auf, die bei anderen physikalischen Phänomenen nicht auftreten. Diese Phänomene hängen von der Form der Wellenausbreitung ab, die wiederum von der Bewegung aufeinanderfolgender Wellenfronten abhängt. Eine Wellenfront ist eine Verbindungslinie von Punkten mit dem gleichen Schwingungszustand. Im späten 17. Jahrhundert entwickelte der niederländische Wissenschaftler Huygens eine geometrische Methode, um eine Wellenfront zu einem bestimmten Zeitpunkt zu konstruieren, wenn die vorherige Wellenfront bekannt ist. Dies bedeutete, dass "jeder Punkt einer Wellenfront zum Ausgangspunkt neuer Elementarwellen (Sekundärwellen) wird, die sich in Richtung... Weiterlesen "Wellenphänomene: Huygens' Prinzip, Reflexion, Brechung, Polarisation, Beugung und Interferenz" »

Keplersche Gesetze der Planetenbewegung

1. Gesetz (Bahnen)

Die Planeten bewegen sich auf *elliptischen Bahnen* um die Sonne, wobei die Sonne in einem der Brennpunkte der Ellipse steht. Das **Perihel** ist der sonnennächste Punkt der Planetenbahn, das **Aphel** der sonnenfernste.

2. Gesetz (Flächensatz)

Der *Radiusvektor* (Verbindungslinie Sonne-Planet) überstreicht in gleichen Zeiten gleiche Flächen. Die *Flächengeschwindigkeit* ist konstant. Planeten bewegen sich im Perihel schneller als im Aphel.

3. Gesetz (Perioden)

Die Quadrate der Umlaufzeiten (T) zweier Planeten verhalten sich wie die Kuben (dritten Potenzen) der großen Halbachsen (a) ihrer Bahnellipsen.

Gravitationsfeld

Alle Körper im Universum ziehen sich gegenseitig an. Die Anziehungskraft... Weiterlesen "Keplersche Gesetze, Geozentrisches und Heliozentrisches Weltbild" »

Grundlagen der Wellenlehre

Definitionen und Grundbegriffe

Wellen

Ein kollektiver Prozess, der in einem Medium als Folge der Bewegung der einzelnen Teilchen, die es bilden, auftritt.

Transversalwelle

Eine Welle, bei der sich die Teilchen des Mediums senkrecht zur Ausbreitungsrichtung bewegen. Der Wellenkamm ist der Punkt im Medium, der die maximale positive Auslenkung aus der Ruhelage zeigt. Das Wellental ist der Punkt im Medium, der die maximale negative Auslenkung von der Gleichgewichtslage zeigt.

Longitudinalwelle

Eine Welle, bei der sich die Teilchen des Mediums parallel zur Ausbreitungsrichtung bewegen. Eine Kompression ist ein Punkt in der Longitudinalwelle, der eine maximale Dichte aufweist. Eine Expansion (oder Verdünnung) ist ein Punkt in... Weiterlesen "Grundlagen der Wellenlehre: Definitionen, Eigenschaften & Phänomene" »

Radioaktivität: Eine Einführung

Radioaktive Stoffe zeichnen sich durch die Emission von Strahlung aus, die undurchsichtige Materialien durchdringen kann. Diese Strahlung ionisiert die Luft, beeinflusst Fotoplatten und erregt die Fluoreszenz bestimmter Stoffe.

Arten von Radioaktiver Strahlung

Radioaktive Kerne emittieren:

• α-Strahlung (Alpha): Heliumkerne
• β-Strahlung (Beta): Schnelle Elektronen
• γ-Strahlung (Gamma): Energetische elektromagnetische Wellen (ähnlich Röntgenstrahlung)

Die Durchschlagskraft dieser Strahlungsarten ist unterschiedlich:

• α-Strahlung: Geringste Durchschlagskraft
• β-Strahlung: Mittlere Durchschlagskraft
• γ-Strahlung: Höchste Durchschlagskraft

Radioaktiver Zerfall

Radioaktiver Zerfall ist ein zufälliger Prozess. Die Anzahl... Weiterlesen "Radioaktivität: Arten, Zerfall und Anwendungen" »

Der Ursprung des Universums: Urknall-Theorie

Die Urknall-Theorie, von George Gamov im Jahr 1949 postuliert, beschreibt den Anfang des Universums als eine große Explosion. Diese Explosion wurde durch die hohe Dichte und Temperatur des Universums verursacht, die auf mehr als eine Milliarde Grad Celsius geschätzt wurde. Dies ermöglichte die Bildung der grundlegenden Struktur des Atoms.

Theorie des expandierenden Universums

Vier Minuten nach der Explosion sank die Temperatur, was zur Vereinigung der Atome führte. In den nächsten 700.000 Jahren setzte sich die Temperaturabnahme fort, wodurch komplexere chemische Verbindungen entstanden und die Bildung von festen Stoffen ermöglicht wurde. Die Verbrennung von Wasserstoff, die Umwandlung von Wasserstoff... Weiterlesen "Der Ursprung des Universums: Urknall, Milchstraße und mehr" »

Beleuchtung: Schlüsselkonzepte und Definitionen

Grundlegende Definitionen

• Licht: Physikalisches Agens, das Objekte beleuchtet und sichtbar macht.
• Beleuchtung: Lichtmenge, die auf eine Oberfläche, z. B. den Arbeitsplatz, auftrifft.
• Tageslicht: Natürliches Licht während des Tages (Sonnenlicht). Es ist eine Kombination aus voller Sonneneinstrahlung und diffusem Himmelslicht.
• Kunstlicht: Licht, das von künstlichen Quellen erzeugt wird.
• Lux (lx): Metrische Maßeinheit für Beleuchtung. Gibt die Lichtmenge pro Quadratmeter an (Lumen/m²).

Arten der Beleuchtung

• Lokalisierte Beleuchtung: Bietet ein erhöhtes Beleuchtungsniveau in einem bestimmten Arbeitsbereich.
• Allgemeinbeleuchtung: Gleichmäßige Lichtverteilung über den gesamten Arbeitsbereich.

Wichtige