Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Probleme für Physik

Vektorgröße und ihre Eigenschaften

Ein Vektor ist eine physikalische Größe, die durch einen Anwendungspunkt, eine Größe (oder Modul), eine Richtung und eine Orientierung (Sinn) charakterisiert wird. Alternativ kann sie durch eine Anzahl unabhängiger Komponenten beschrieben werden, sodass diese Komponenten von verschiedenen Beobachtern systematisch gemessen werden können. Um physikalische Phänomene zu beschreiben, die nicht mit einem einzigen Wert erfasst werden können, sind die vier oben genannten Merkmale notwendig:

• Anwendungspunkt: Der Punkt, an dem der Vektor ansetzt.
• Modul (Betrag): Bestimmt die Größe des Vektors.
• Richtung: Bestimmt die Linie im Raum, auf der sich der Vektor befindet.
• Orientierung (Sinn): Legt fest, welche Seite

Elektrisches Feld einer gleichmäßig geladenen Kugel

Betrachten wir eine Kugel mit gleichmäßig verteilter Ladung Q. Wir möchten das elektrische Feld an einem Punkt r von der Mitte der Kugel berechnen. Mithilfe des Gaußschen Gesetzes, das besagt, dass der Fluss durch eine geschlossene Oberfläche gleich der eingeschlossenen Ladung geteilt durch die Permittivität des Vakuums (ε₀) ist, können wir das Feld bestimmen. Für eine Kugel konzentrisch zur gegebenen Kugel ist der Fluss durch die Oberfläche gleich Q / ε₀. Aus der Symmetrie des Problems und der Annahme, dass das Feld radial nach außen gerichtet ist, ergibt sich die Feldstärke E = kQ / r², wobei k die Coulomb-Konstante ist. Dies entspricht dem Feld einer Punktladung im Zentrum... Weiterlesen "Elektrische Felder und Potenziale: Berechnungen und Vergleiche" »

1. Weltbilder: Fragen nach dem Ursprung des Universums

Weltbilder befassen sich mit Fragen nach dem Ursprung des Universums. Sie versuchen, natürliche Phänomene zu verstehen und spiegeln eine Sichtweise auf die Entstehung der Welt und ihrer Komponenten wider. Sie werden daher auch *Kosmovisionen* genannt.

1.1. Was ist eine Weltanschauung?

Eine Weltanschauung stellt eine kohärente und systematische Art und Weise dar, die Realität zu interpretieren, die Welt zu sehen und zu verstehen.

1.2. Die wissenschaftlichen Weltbilder

Max Weber sprach von der **„Entzauberung der Welt“**: Das Bild, das von der modernen Wissenschaft gefördert wurde, hat die Sichtweise des Menschen in Bezug auf die Welt verändert. Der Mensch rückte von der Mitte der Welt... Weiterlesen "Weltbilder im Wandel: Von der Antike zur modernen Wissenschaft" »

Faradays Gesetz

Induzierte Ströme

Im Jahr 1820 entdeckte Oersted die Beziehung zwischen Elektrizität und Magnetismus. Das Problem bestand darin, die Bedingungen zu finden, unter denen ein Magnetfeld elektrische Felder erzeugt. Dies wurde lange Zeit mit Leitern und großen Magneten ohne Erfolg untersucht. Im Jahr 1831 fand Michael Faraday den entscheidenden Schlüssel: Um ein elektrisches Feld zu induzieren, muss sich etwas ändern.

Zur gleichen Zeit entdeckte Joseph Henry ebenfalls die elektromagnetische Induktion, aber es war Faraday, der durch systematische Untersuchungen die Gesetze der Induktion formulierte.

Wird eine Leitung, die an ein Galvanometer angeschlossen ist (das die Anwesenheit von elektrischem Strom anzeigt), bewegt, so zeigt... Weiterlesen "Faradays Gesetz und Magnetischer Fluss: Grundlagen der Induktion" »

Pioniere der Atomphysik & Radioaktivität

John Dalton

Er schlug die erste Theorie der Materie vor.

Williams Crookes

Experimente mit Kathodenstrahlröhren (Glasrohr unter Vakuum mit zwei Elektroden, + und -, verbunden mit einer Starkstromquelle).

John J. Thomson (1897)

Bewies, dass Kathodenstrahlen aus negativ geladenen Teilchen (Elektronen) bestehen, die von der positiven Elektrode angezogen werden. Bestimmte das Verhältnis von Ladung zu Masse (e/m) für diese Teilchen, indem er ihre Ablenkung in magnetischen und elektrischen Feldern maß. Das Verhältnis e/m war unabhängig vom Material der Kathode.

Robert A. Millikan

Bestimmte die Elementarladung des Elektrons im Öltröpfchen-Experiment. Dabei wurden negativ geladene Öltröpfchen durch ein... Weiterlesen "Atomphysik & Radioaktivität: Wichtige Entdeckungen und Pioniere" »

Was ist eine Welle?

Eine Welle ist eine Störung, die Energie transportiert.

Eigenschaften von Wellen

Wellen haben ihren Ursprung in einer periodischen Störung und sich wiederholenden Impulsen.

• Frequenz: Die Anzahl der Impulse pro Zeit.
• Wellenlänge: Die zurückgelegte Entfernung der Welle in einer Periode.

Wellen breiten sich in alle Richtungen aus. Wenn sie auf ein Hindernis treffen:

• Reflexion: Richtungsänderung, wenn sie nicht passieren können.
• Brechung: Eintritt in das Hindernis und Änderung der Geschwindigkeit.

Arten von Wellen

• Mechanische Wellen: Entstehen z.B. durch einen plötzlichen Druckanstieg.
• Elektromagnetische Wellen: Treten bei elektrischen und magnetischen Störungen auf.

Geschwindigkeit der Welle

Die Geschwindigkeit der Welle hängt... Weiterlesen "Wellen, Schall und Licht: Eigenschaften und Wechselwirkungen" »

Das Gesetz der elektromagnetischen Induktion

Faradaysches Gesetz

Die induzierte elektromotorische Kraft (EMK) lässt sich nach Faraday wie folgt berechnen: EMK = - ΔΦ_B / Δt

Die in einer Spule induzierte EMK ist gleich der Änderungsrate des magnetischen Flusses durch die von der Spule begrenzte Fläche. Besteht die Spule aus N Windungen, wird in jeder Windung eine EMK induziert, und diese EMKs addieren sich. Bei einer dicht gewickelten Spule ist der Fluss durch jede Windung gleich, und die induzierte EMK in der Spule beträgt:

EMK = - N ⋅ ΔΦ_B / Δt

Das Ampere'sche Gesetz

Magnetfeld eines geraden Leiters

Im Jahr 1820 entdeckte Oersted, dass jeder elektrische Strom ein Magnetfeld erzeugt. Kurz darauf veröffentlichten Biot und Savart Forschungsergebnisse... Weiterlesen "Das Gesetz der elektromagnetischen Induktion und das Ampere'sche Gesetz" »

Thema 5: Gravitation und Kosmologie

Gravitation

Die Beschleunigung eines frei fallenden Körpers. Ihr Wert hängt von der Masse und dem Radius des anziehenden Planeten ab.

Kosmologie

Ein Teilgebiet der Astronomie, das die Entstehung, Struktur und Entwicklung des Universums studiert.

Thema 6: Energie, Arbeit und Maschinen

Energie

Die Fähigkeit eines Systems, eine Veränderung an sich selbst oder an der Umwelt hervorzurufen.

Arbeit

Energie, die durch die Verrichtung einer Kraft übertragen wird. Eine Kraft verrichtet Arbeit, wenn sie Energie überträgt. Die Arbeit, die eine Kraft an einem Körper verrichtet, ist gleich dem Produkt aus Kraft und der Verschiebung des Angriffspunkts der Kraft in Richtung der Bewegung. W = F * Δx. Ihre Einheit im Internationalen... Weiterlesen "Grundlagen der Physik: Gravitation, Kosmologie, Energie und Mechanik" »

Die Wellenbewegung ist eine Form der Energieübertragung, die in der Regel von Transport begleitet wird. Eine Wellenbewegung ist die Ausbreitung von Vibrationen, d. h. die Ausbreitung einer periodischen Bewegung um eine Ruhelage. Eine Welle nimmt den Standpunkt ein, dass in jedem Moment die Störung erzeugt wird. Wellen sind mechanische oder materielle Wellen, d. h. Wellen, die entstehen, wenn eine Störung in einem elastischen Medium auftritt, ohne die es keine Ausbreitung gibt. Elektromagnetische Wellen können zwar durch bestimmte Medien übertragen werden, benötigen aber nicht unbedingt ein elastisches Medium, da sie sich im Vakuum ausbreiten können. Bei Longitudinalwellen erfolgen die Schwingungen der Teilchen um ihre Ruhelage in die... Weiterlesen "Wellen, Atome und chemische Bindungen erklärt" »

Abiotische Phänomene nach dem Tod

Abiotische Phänomene sind generalisierte oder lokalisierte Erscheinungen, die den Schlüssel zum Zeitpunkt des Todes darstellen. Sie sind von den Umständen abhängig und verhalten sich wie inerte Umwelteinflüsse. Anforderungen sind:

• Sie sollten einen starken eigenen Charakter haben.
• Sie sollten Teil eines Datenstandards sein.
• Sie sollten nicht von biochemisch-enzymatischen Prozessen beeinflusst oder abhängig sein.
• Sie sollten langsam und regelmäßig ablaufen.

a. Dehydration

Die Dehydration hat keine praktische Anwendung zur Bestimmung des Todeszeitpunkts. Ein lokales Phänomen, das untersucht werden kann, ist die Trübung der Hornhaut des Auges. Diese hängt davon ab, ob der Körper mit offenen oder überanstrengten