Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Probleme für Physik

Grundlegende physikalische Konzepte

Kraft: Jede Aktion kann den Zustand der Ruhe oder Bewegung eines Körpers verändern oder zu einer Verformung führen. Newton definierte Kraft als diejenige, die einem Körper der Masse 1 kg eine Beschleunigung von 1 m/s² verleiht.

Resultierende Kraft: Die vektorielle Summe aller Kräfte, die auf ein System wirken.

Bedingungen für das Gleichgewicht

1. Es darf keine translatorische Bewegung geben, d.h. die resultierende Kraft, die auf den Körper wirkt, muss Null sein.
2. Es darf keine Rotationsbewegung geben, d.h. das resultierende Drehmoment der Kräfte, die auf den Körper wirken, muss Null sein.

Universelles Gravitationsgesetz

Zwei materielle Teilchen ziehen sich gegenseitig mit einer Kraft an, die proportional zum... Weiterlesen "Physikalische Konzepte: Kraft, Gravitation, Elektrizität und Bewegung" »

Schallwellen: Intensität und Lautstärke

Die Intensität einer Schallwelle, auch als Lautstärke bezeichnet, hängt vom Quadrat der Frequenz und dem Quadrat ihrer Amplitude ab. Das menschliche Ohr kann Geräusche mit einer Intensität von 10^-12 W/m² wahrnehmen, was der Hörschwelle oder minimal hörbaren Intensität entspricht. Bei einer Intensität von 1 W/m² wird die Schmerzgrenze oder maximal tolerierbare Intensität erreicht.

Um das Gefühl für die Lautstärke zu quantifizieren, wird der Schallintensitätspegel oder die Lautstärke (β) definiert:

Dabei ist I die Schallintensität und I₀ die Hörschwelle. Die Einheit, die die Höhe der Lautstärke misst, ist das Dezibel (dB).

Absorption von Schallwellen

Neben der Abnahme der Intensität von... Weiterlesen "Schallwellen: Intensität, Absorption und stehende Wellen" »

Anwendung der Atomstruktur auf statische Elektrizität

• Alle materiellen Objekte sind aus Atomen zusammengesetzt.
• Ein Atom besteht aus einem Kern und einem großen Raumbereich außerhalb des Kerns.
• Der Atomkern enthält positiv geladene Protonen und neutrale Neutronen.

Aufladen durch Reibung

Der Reibungsladevorgang führt zu einer Übertragung von Elektronen zwischen den beiden Objekten, die aneinander gerieben werden.

Triboelektrische Reihe: Materialien, geordnet nach ihrer Fähigkeit, Elektronen anzuziehen.

Elektrisieren: Eine neutrale Substanz/einen neutralen Körper aufladen.

Aufladen durch Induktion

Ist eine Methode, die verwendet wird, um ein Objekt aufzuladen, ohne dieses Objekt mit einem anderen geladenen Objekt in Kontakt zu bringen.

Das Elektroskop

Ist... Weiterlesen "Atomstruktur & Elektrizität: Eine Übersicht" »

Elektrisches Potential

Das elektrische Potential stellt die potentielle Energie einer positiven Einheitsladung in einem elektrischen Feld dar. Die elektrische Potentialdifferenz zwischen den Punkten A und B entspricht der Arbeit, die das elektrische Feld verrichtet, um die positive Einheitsladung von A nach B zu bewegen (Va-Vb = Integral von E · dr). Das elektrische Potential an einem Punkt im Raum ist die Arbeit, die das elektrische Feld verrichtet, um die positive Ladung von diesem Punkt zur Unendlichkeit zu bewegen. Die SI-Einheit ist Volt.

Wenn eine positive Ladung q von A nach B bewegt wird, ist die Arbeit, die durch das elektrische Feld verrichtet wird: W = q (Va-Vb). Die elektrische potentielle Energie einer Ladung an einem Punkt im Raum... Weiterlesen "Elektrisches Potential und Feldlinien: Eine Einführung" »

Aggregatzustände der Materie

• In Flüssigkeiten wie in Gasen gibt es keine innere Ordnung.
• Der Wechsel von der flüssigen in die Gasphase beinhaltet eine Reduktion der Entropie.
• Für ein Gasgemisch gilt: PA = P°BxH
• Das Avogadro-Gesetz besagt, dass V1N2 = V2N1

Innere Energie und Enthalpie

• Die Änderung der inneren Energie in einem Prozess bei konstantem Druck ist gleich der Reaktionswärme.
• Die Änderung der Enthalpie in einem Prozess bei konstantem Druck ist gleich der Reaktionswärme bei konstantem Volumen plus PΔV.
• Die Wärme, die in einem Prozess bei konstantem Volumen eingebracht wird, ist wegunabhängig.
• Im Allgemeinen verhält sich die Wärme, die bei einem isothermen Prozess eingebracht wird, wie eine Zustandsfunktion.

Freie Energie und Entropie

• Der

Gleichförmige Kreisbewegung

Die gleichförmige Kreisbewegung beschreibt die Bewegung eines Körpers auf einer Kreisbahn, wobei in gleichen Zeiten gleiche Bogenlängen zurückgelegt werden.

Ein Radian ist der Winkel, bei dem die Bogenlänge gleich dem Radius ist.

Der zurückgelegte Weg (s) ist die Distanz entlang des linearen Pfades.

Der Winkel ist der Raum zwischen den Radiusvektoren.

Eine volle Umdrehung entspricht dem Umfang des Kreises.

Ein Kreis entspricht 2π im Bogenmaß.

1 Umdrehung = 360 Grad = 2π Radian

Winkelgeschwindigkeit

Bei der gleichförmigen Kreisbewegung (CU) ist die Winkelgeschwindigkeit konstant.

Die Einheit der Winkelgeschwindigkeit ist Rad/s.

Lineare Geschwindigkeit

Die lineare Geschwindigkeit (v) ist das Produkt aus Winkelgeschwindigkeit... Weiterlesen "Gleichförmige Kreisbewegung und Himmelsmodelle: Grundlagen und Geschichte" »

Bewegungsarten in der Physik

Gleichförmige geradlinige Bewegung (MRU)

Ein Körper bewegt sich mit gleichförmiger geradliniger Bewegung (MRU), wenn er gleiche Strecken in gleichen Zeiten zurücklegt. Seine Flugbahn ist eine Gerade. Die Bewegungsgleichung ermöglicht es, die Position des Körpers zu jedem Zeitpunkt zu bestimmen.

Gleichförmig beschleunigte Bewegung (MRUA)

Ein Körper bewegt sich mit gleichförmig beschleunigter Bewegung (MRUA), wenn seine Geschwindigkeit sich in gleichen Zeiten gleichmäßig ändert. Seine Flugbahn ist eine Gerade.

Kreisbewegung (MC)

Eine Kreisbewegung (MC) beschreibt einen Körper, der sich auf einer Kreisbahn bewegt. Der Mittelpunkt des Kreises ist der Ursprung des Koordinatensystems. Der Betrag des Ortsvektors... Weiterlesen "Bewegungsarten in der Physik: MRU, MRUA, MC, DAC & MCUA" »

Die geometrische Optik ist ein Teilgebiet der Optik, das sich mit der Ausbreitung von Lichtstrahlen, Reflexion, Brechung und der Analyse von optischen Systemen befasst. Die geometrische Optik basiert auf folgenden Annahmen: Lichtstrahlen breiten sich in homogenen und isotropen Medien geradlinig aus, Reflexion und Brechung von Lichtstrahlen sind reversibel und folgen den entsprechenden Gesetzen.

Eine Dioptrie ist die Grenzfläche zwischen zwei Medien mit unterschiedlichen Brechungsindizes. Die Oberfläche eines optischen Systems kann sphärisch oder flach sein.

Optische Systeme

Einfache optische Systeme

Sphärische Dioptrie: Eine sphärische Dioptrie trennt zwei transparente Medien mit unterschiedlichen Brechungsindizes durch eine konvexe oder konkave... Weiterlesen "Geometrische Optik, Sehfehler und Korrektur" »

Abschnitt 7: Thermodynamik

Grundlagen der Energie

• Energie: Ist das, was sich von einem Körper zum anderen bewegt, verursacht durch einen Temperaturunterschied. Wärmeenergie ist Energie im Übergang, Energie in Bewegung.
• Arbeit und Kalorien: Sind verschiedene Maßeinheiten für die Fähigkeit zur Energieübertragung zwischen zwei Körpern.
• Temperatur: Ist ein Maß für die durchschnittliche kinetische Energie der Teilchen, aus denen ein Körper besteht.
• Innere Energie eines Körpers: Ist die Summe der kinetischen und potenziellen Energien der Teilchen, aus denen der Körper besteht.

Temperaturskalen und Gleichgewicht

• Beziehungen zwischen thermischen Skalen:
  • T(°C) / 100 = (T(°F) - 32) / 180
  • T(K) = T(°C) + 273.15
• Thermisches Gleichgewicht: Zwei Körper

Bewegung in der Physik

Grundlegende Konzepte

Referenzsystem

Die Menge, die ein Koordinatensystem (O, X, Y) sowie eine Uhr umfasst.

Position

Ein Bezugssystem ist ein kartesisches Koordinatensystem mit im Raum orientierten Achsen, das den Ursprung der Koordinaten angibt und jedem Punkt im Raum eine Position zuordnet.

Flugbahn

Die imaginäre Linie, die die Bewegung eines Körpers beschreibt. Diese Linie wird durch die Positionen gebildet, die der Körper in Bewegung durchlaufen hat.

Weg

Die zurückgelegte Strecke entlang der Flugbahn.

Verschiebung

Die Differenz in der Position eines Körpers zwischen zwei Zeitpunkten. Sie wird in Metern angegeben.

Geschwindigkeit

Eine vektorielle Größe, die die Veränderung der Position im Laufe der Zeit darstellt. Die internationale... Weiterlesen "Bewegung in der Physik: Gleichförmige und ungleichförmige Bewegung" »