Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Probleme für Physik

Wichtige Persönlichkeiten der Astronomie und Mathematik

Frühe Mathematiker und ihre Beiträge

• Al-Chwarizmi: Namensgeber der Algebra und des Algorithmus. Er leistete zahlreiche mathematische Fortschritte.
• Al-Battani: Realisierte jährliche Erneuerungen im Aphel.
• Chudschandi: Entwickelte den Sextanten, eine natürliche Weiterentwicklung des Astrolabiums.
• Abu Mansur: Entwickelte den Sinus.
• Al-Biruni: Der erste indische Mathematiker, der Zahlen einführte.

Die Kopernikanische Wende (15. und 16. Jahrhundert)

Bis zum 15. Jahrhundert (Kopernikus) gab es einen Durchbruch mit der Wiederbelebung und Neuentdeckung der klassischen griechisch-römischen Wissenschaft in Europa, was zu neuen Forschungsergebnissen führte.

Nikolaus Kopernikus: Das Heliozentrische

Das Magnetfeld

Ein Magnetfeld ist ein Raumbereich, in dem eine bewegte elektrische Ladung q mit einer Geschwindigkeit v eine Kraft erfährt. Diese Kraft ist senkrecht und proportional zur Geschwindigkeit und zum Feld, das als magnetische Induktion oder magnetische Flussdichte bezeichnet wird.

Eigenschaften von Magnetfeldlinien

Anhand der magnetischen Feldlinien lässt sich das Magnetfeld an einem bestimmten Punkt grob abschätzen, wenn man folgende Eigenschaften berücksichtigt:

• Magnetfeldlinien sind immer geschlossene Schleifen. Sie verlaufen von Nord nach Süd außerhalb des Magneten und von Süd nach Nord innerhalb des Magneten.
• Magnetfeldlinien schneiden sich niemals.
• Die magnetischen Linien verschiedener Magnete ziehen sich an oder stoßen sich

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 Wellenlehre

Wellen übertragen Energie ohne Stofftransport. Man unterscheidet Wellen nach dem Medium, das sie zur Ausbreitung benötigen, und nach der Richtung, in der die Teilchen des Mediums schwingen.

Arten von Wellen

Nach Ausbreitungsmedium

• Mechanische Wellen: Wie Schallwellen oder Wellen auf einer Saite, benötigen sie ein Medium zur Ausbreitung.
• Elektromagnetische Wellen: Wie Licht und Radiowellen, benötigen sie kein Medium zur Ausbreitung.

Nach Schwingungsrichtung

• Transversalwellen: Die Teilchen des Mediums bewegen sich senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Welle.
• Longitudinalwellen: Die Teilchen bewegen sich parallel zur Ausbreitungsrichtung der Welle.
• Oberflächenwellen: Die Teilchen bewegen sich sowohl parallel als auch senkrecht

Kapitel 1: Das anfängliche Chaos

Was gab es vor dem Urknall?

Es gibt keine gesicherte Theorie darüber, was vor dem Urknall geschah. Wir sind uns nicht sicher, ob es überhaupt etwas vor dem Urknall gab.

Was erschwert die Bestimmung der genauen Herkunft des Universums?

Das Problem bei der Bestimmung der genauen Herkunft des Universums liegt darin, dass die derzeitigen Gesetze der Physik keine uneingeschränkten Gesetze sind. Sie können daher nicht im gesamten Universum angewandt werden, sondern nur in bestimmten Zuständen der Materie und in einem begrenzten Temperaturbereich.

Woher stammt der Name "Big Bang" (Urknall)?

Der Begriff "Big Bang" (Urknall) bezeichnet die wissenschaftlich belegte Theorie, dass das Universum aus einer Explosion entstand... Weiterlesen "Die Entstehung des Universums: Urknall, Sterne und Elemente" »

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

Systeme, Materialien und Dimensionen

Definition von System und Material

Ein System ist eine organisierte Gruppe von Elementen, die miteinander in Wechselwirkung stehen, eine Energiequelle nutzen können und dem System selbst globale Eigenschaften oder Merkmale verleihen. Ein Material ist ein isolierter und identifizierter Teil des Universums, den wir betrachten.

Dimensionen der Materie

Die Dimensionen der Dinge reichen von der globalen Skala des Universums bis hin zu submikroskopischen Teilchen, aus denen Materie besteht. In der Astronomie werden typischerweise vier Beobachtungsskalen unterschieden:

• Global (10²¹)
• Makroskopisch (10⁰)
• Mikroskopisch (10^-4)
• Submikroskopisch (10^-14)

1. Energie in Systemen und Materialien

1.1. Energie und ihre Fähigkeit zur

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" »

Erkenntnistheorie und Wissenschaftliche Hypothesen

17. Bedeutung von 'Auf Fakten Reduziert'

Es bedeutet, dass es bestimmte Fakten gibt, die wir nicht direkt erfahren können, weil wir sie nicht selbst reproduzieren können. Wie beim Urknall können wir in solchen Fällen nur Hypothesen aus den Tatsachen ableiten, die wir nicht überprüfen können.

18. Erkenntnistheoretischer Anarchismus

Der erkenntnistheoretische Anarchismus berücksichtigt neben der wissenschaftlichen Forschung (wie Mythen und Metaphysik) *alles* und nicht nur die methodischen Regeln.

19. Mario Bunge: Definition von Tatsächlichen Annahmen

Eine tatsächliche Annahme ist eine Theorie, die eine Untersuchung leitet und auf Fakten basiert, die nicht durch Erfahrung bewiesen sind und... Weiterlesen "Schlüsselkonzepte der Wissenschaftstheorie und Physik (Q&A)" »