Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Probleme für Physik

Was ist das Universum?

Das Universum ist die Gesamtheit von Raum und Zeit, aller Formen von Materie, Energie und Impuls sowie der physikalischen Gesetze und Naturkonstanten, die sie bestimmen. Der Begriff Universum kann jedoch auch kontextabhängig in leicht abweichender Bedeutung verwendet werden und bezieht sich dann auf Konzepte wie den Kosmos, die Welt oder die Natur.

Alter und Größe des Universums

Astronomische Beobachtungen zeigen, dass das Universum ein Alter von 13,73 ± 0,12 Milliarden Jahren hat¹ und einen Durchmesser von mindestens 93 Milliarden Lichtjahren aufweist.

Der Urknall

Das Ereignis, das als Beginn des Universums angenommen wird, ist der sogenannte Urknall (engl. Big Bang). In diesem Moment war alle Materie und Energie des... Weiterlesen "Das Universum: Entstehung, Expansion und Aufbau" »

Grundlagen der Gravitation

Gesetz der universellen Gravitation

Zwei Materieteilchen ziehen sich gegenseitig mit einer Kraft an, die proportional zum Produkt ihrer Massen und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands ist, der sie trennt.

Gravitationsfeld

Das Gravitationsfeld ist die Störung, die ein Körper durch seine Masse im umgebenden Raum erzeugt.

Gravitationsfeldstärke (g)

Die Gravitationsfeldstärke g an einem Punkt im Raum ist die Kraft, die auf eine dort platzierte Masseneinheit wirken würde.

Konservative Kräfte

Konservative Kräfte sind Kräfte, bei denen die verrichtete Arbeit nicht vom Weg abhängt.

Potenzielle Gravitationsenergie

Die potenzielle Energie einer Masse m an einem Punkt im Raum ist die Arbeit, die das Gravitationsfeld... Weiterlesen "Grundlagen der Physik: Gravitation, Keplersche Gesetze und Elektrizität" »

Grundlagen der Laseremission

Atome tendieren dazu, ihren Grundzustand beizubehalten. In einem angeregten Atom zerfallen Elektronen und emittieren spontan Photonen.

Was passiert, wenn ein Elektron bereits angeregt ist?

Wenn ein Elektron bereits in einer höheren Umlaufbahn oder in einem angeregten Zustand ist, könnte man annehmen, dass es sich in eine noch höhere Umlaufbahn bewegen würde. Dies ist jedoch nicht immer der Fall.

Erzeugung der Besetzungsinversion

Die Natur strebt ein thermodynamisches Gleichgewicht an. Atome und Moleküle versuchen, den Zustand niedrigster Energie zu erreichen. Durch Pumpen mit der benötigten Energie können einige Atome oder Moleküle in einen angeregten Zustand versetzt werden.

Einige durch spontane Emission erzeugte... Weiterlesen "Laser und Glasfaser: Funktionsweise" »

Magnetfeld

Ein Magnetfeld ist die Störung des Raumes, die durch einen Magneten erzeugt wird. Es manifestiert sich durch die Interaktionen, die in diesem Bereich andere Magneten, elektrische Ströme (Oersted) oder bewegte Ladungen erfahren. Bewegte elektrische Ladungen erzeugen Magnetfelder, während ruhende dies nicht tun. Die auf eine bewegte Ladung in einem Magnetfeld wirkende Kraft wird als Lorentz-Kraft bezeichnet.

Analogie: Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen elektrischen und magnetischen Feldern

Ähnlichkeiten

• Sowohl elektrische als auch magnetische Felder werden durch elektrische Ladungen erzeugt.
• Die elektrische Feldstärke hängt umgekehrt vom Quadrat der Entfernung zu dem Punkt ab, an dem wir die Messung durchführen.
• Beide Felder

Grundlagen der Physik: Kräfte und Gezeiten

Dieses Dokument erläutert grundlegende physikalische Konzepte wie Gravitation, Gewicht, Gezeitenphänomene und verschiedene Arten von Kräften.

Gravitation und Gewicht

Die Gravitationskraft

Die Gravitationskraft ist die Kraft, die eine Beschleunigung verursacht, die ein Objekt in der Nähe eines Planeten oder Satelliten erfährt. Durch die Schwerkraft empfinden wir Gewicht. Befindet sich ein Objekt auf einem Planeten und steht nicht unter dem Einfluss anderer Kräfte, erfährt es eine Beschleunigung, die in Richtung des Planetenmittelpunkts gerichtet ist.

Gewicht

Gewicht ist eine Kraft, die auch als Schwerkraft oder Gravitation bezeichnet wird. Die Kraft, die bewirkt, dass ein Körper von der Schwerkraft... Weiterlesen "Physikalische Grundlagen: Schwerkraft, Gezeiten und Kräfte verstehen" »

Das Auge

Einführung

Das Auge ist das Sinnesorgan für das Sehen bei Mensch und Tier. Die Augen verschiedener Arten reichen von einfachen Strukturen, die lediglich zwischen Hell und Dunkel unterscheiden können, bis hin zu den hochentwickelten Augen des Menschen und anderer Säugetiere, die geringste Abweichungen in Form, Farbe und Helligkeit wahrnehmen können. Der eigentliche Sehvorgang findet im Gehirn statt. Die Funktion des Auges besteht darin, elektromagnetische Lichtwellen in Nervenimpulse umzuwandeln, die an das Gehirn weitergeleitet werden.

Das menschliche Auge

Das Auge sammelt Licht und formt es zu visuellen Eindrücken. Es arbeitet wie eine Kamera, wobei die Iris die Blende, die Linse das Objektiv und die Netzhaut die lichtempfindliche... Weiterlesen "Das menschliche Auge: Aufbau, Funktion und häufige Erkrankungen" »

Was ist Magnetismus?

Dieses Phänomen manifestiert sich in bestimmten Stoffen (Eisen, Kobalt und Nickel) und ist durch das Auftreten von anziehenden oder abstoßenden Kräften auf andere Körper gekennzeichnet.

Das Magnetfeld und seine Messung

Ein Magnetfeld ist eine physikalische Eigenschaft in einer Region des Raumes, die durch einen Magneten oder elektrischen Strom erzeugt wird und eine Kraft auf geladene oder magnetisierte Körper in der Nähe ausübt. Es wird im Internationalen System in Tesla gemessen.

Merkmale magnetischer Feldlinien

• Sie sind immer geschlossen und durchdringen die Oberfläche des Magneten.
• Sie verlassen den Nordpol des Magneten und treten in den Südpol ein.
• Die Linien schneiden sich an keinem Punkt im Raum.
• Die Anzahl der Linien

Geografische Koordinaten

Geografische Koordinaten bestimmen alle Positionen auf der Erdoberfläche mithilfe der beiden Winkelkoordinaten eines sphärischen Koordinatensystems, das an der Drehachse der Erde ausgerichtet ist. Sie definieren zwei Winkel, die vom Zentrum der Erde aus gemessen werden:

• Die Breite misst den Winkel zwischen einem beliebigen Punkt und dem Äquator. Breitengrade werden als Parallelen bezeichnet und sind Kreise parallel zur Erdoberfläche.
• Die Länge misst den Winkel entlang des Äquators von einem beliebigen Punkt auf der Erde aus. Es wird angenommen, dass der Längengrad von Greenwich in London in den meisten modernen Gesellschaften 0° beträgt. Die Längengrade sind Großkreise, die durch die Pole verlaufen und werden

Grundlagen der Bewegung in der Physik

Entfernung: Definition und Eigenschaften

Die Entfernung ist ein Maß, das den Abstand zwischen zwei Punkten angibt, unabhängig von der Richtung.

Geschwindigkeit: Definition und Merkmale

Die Geschwindigkeit beschreibt die Änderungsrate der Position eines Objekts pro Zeiteinheit, unter Berücksichtigung von Richtung und Sinn der Verschiebung.

Verschiebung: Vektorielle Positionsänderung

Wenn ein Körper seine Position verändert hat, spricht man von Verschiebung. Sie gibt an, von wo nach wo die Positionsänderung stattgefunden hat. Dies beinhaltet eine Richtung und einen Sinn, zusätzlich zur Größe der Verschiebung. Die Verschiebung ist somit ein Vektor, dessen Ursprung in der Anfangsposition und dessen Ende... Weiterlesen "Physikalische Grundlagen: Bewegung und Newtons Gesetze" »

Das Archimedische Prinzip

Archimedes lebte von 287 bis 212 v. Chr. Zu seinen bemerkenswertesten Entdeckungen zählt das Prinzip des Auftriebs von Körpern, heute bekannt als das Archimedische Prinzip. Dabei wurde festgestellt, dass ein teilweise oder vollständig in ein Fluid eingetauchter Körper eine nach oben gerichtete Kraft, die Auftriebskraft (oder einfach Auftrieb), erfährt, deren Betrag gleich dem Gewicht der verdrängten Flüssigkeit ist.

Es ist wichtig, das Gewicht des eingetauchten Objekts nicht mit dem Gewicht der verdrängten Flüssigkeit zu verwechseln.

Grundlagen des Archimedischen Prinzips

Das Archimedische Prinzip gilt allgemein für das Verhalten von Medien. So steigt ein Heißluftballon auf, wenn sein verdrängtes Gewicht geringer... Weiterlesen "Physikalische Phänomene: Auftrieb, Oberflächenspannung und Kapillarität" »