Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Probleme für Physik

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" »

Grundlagen wissenschaftlicher Theorien

Eine wissenschaftliche Theorie ist eine Sammlung von Ideen und Hypothesen (Annahmen), die zwei Bedingungen erfüllt: Sie muss mit Beobachtungen oder aufgezeichneten Daten übereinstimmen und darf grundlegenden Konzepten nicht widersprechen. Etwa 2000 Jahre lang, von Aristoteles bis zur Reise des Kolumbus in die Neue Welt, glaubte man, dass die Erde der Mittelpunkt des Universums sei (die geozentrische Theorie). Der Übergang zur kopernikanischen heliozentrischen Theorie, die besagt, dass die Sonne das Zentrum ist, um das die Erde kreist, wird als Kopernikanische Revolution bezeichnet.

Die Kopernikanische Revolution

Kopernikus' astronomisches Modell, das die Sonne in den Mittelpunkt stellte, wurde nicht innerhalb... Weiterlesen "Wissenschaftliche Theorien: Von der Antike bis zur Relativität" »

Die derzeitige Weltsicht und physikalische Revolutionen

Bis zum 19. Jahrhundert wurde der wissenschaftliche Prozess von den konzeptuellen Schemata Newtons und Galileis geprägt. Viele Wissenschaftler hatten das Gefühl, dass sie kurz davor standen, alle relevanten Gesetze zu entdecken. Zwei neue Zweige der Physik, die sowohl den Makrokosmos als auch den Mikrokosmos betrafen, sollten unser Weltbild jedoch völlig umgestalten: die Relativitätstheorie und die Quantenphysik.

Die Relativitätstheorie: Revolution im Makrokosmos

Einstein veröffentlichte die Theorie der speziellen Relativitätstheorie im Jahre 1905. Es gibt keinen absoluten Raum und keine absolute Zeit, unabhängig von den Subjekten, die Erfahrungen machen. Raum und Zeit sind relativ... Weiterlesen "Das Weltbild der Physik: Relativität und Kosmologie" »

Abstände in der Analytischen Geometrie

Abstand zwischen einem Punkt und einer Geraden

Der Abstand eines Punktes P zu einer Geraden r ist der kleinste Abstand von diesem Punkt zu allen Punkten auf der Geraden.

Dieser Abstand entspricht der Länge des Lots vom Punkt zur Geraden.

Abstand zwischen parallelen Geraden

Der Abstand von einer Geraden r, parallel zu einer anderen, s, ist der Abstand von jedem beliebigen Punkt der Geraden r zur Geraden s.

Abstand zwischen windschiefen Geraden

Der Abstand zwischen zwei windschiefen Geraden wird mithilfe des gemeinsamen Lots gemessen.

Seien und die Richtungsvektoren der Geraden r und s.

Die Vektoren bestimmen einen Quader (Parallelepiped), dessen Höhe der Abstand zwischen den beiden Geraden ist.

Das Volumen... Weiterlesen "Analytische Geometrie: Abstände, Winkel und Volumen" »

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" »

Kartenprojektion: Grundlagen und Typen

Eine Kartenprojektion ist ein System, das Punkte von der gekrümmten Oberfläche der Erde auf eine ebene Fläche überträgt. Diese Punkte werden auf einem Netz von Längen- und Breitengraden abgebildet, was zu einer Reihe von Verzerrungen führt. Gute Projektionen müssen zwei Eigenschaften aufweisen: die Flächen beibehalten (Äquivalenz) und die Winkel beibehalten (Konformität).

Je nachdem, welcher Punkt als Kartenmittelpunkt dient, unterscheidet man zwischen:

• Polarer Projektion: Das Zentrum ist einer der Pole.
• Äquatorialer Projektion: Das Zentrum ist der Schnittpunkt zwischen dem Äquator und einem Längengrad.
• Schräger Projektion: Das Zentrum ist ein anderer Punkt.

Eigenschaften von Kartenprojektionen

Konforme

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" »

Kinematik und Bewegung

Pfad (Bahn)

Der Pfad ist die Linie, die die Bewegung eines Objekts beschreibt.

Verschiebung (Displacement)

Die Verschiebung ist der gerade Abstand zwischen der Ausgangsposition und der Endposition des Objekts.

Skalare Größen

Skalare Größen sind solche, die nur durch eine Zahl und eine Einheit angegeben werden (z. B. Temperatur, Strecke, Zeit, Masse).

Vektorielle Größen

Vektorielle Größen sind solche, die zusätzlich zu den oben genannten Angaben eine Richtung und einen Sinn benötigen, um spezifiziert zu werden (z. B. Geschwindigkeit und Kraft).

Komponenten eines Vektors

• Ursprung (Quelle): Das Ende des Vektors ohne den Pfeil.
• Richtung (Adresse): Die Linie, auf der der Vektor liegt.
• Sinn/Spitze: Ist durch den Pfeil gekennzeichnet.

Relativität der Gleichzeitigkeit und Zeitdilatation

Zwei Ereignisse können nicht gleichzeitig sein (Relativität der Gleichzeitigkeit), da die Relativitätstheorie die Dilatation von Masse, Zeit und Dauer beschreibt. Die einzige Bedingung, um diese relativistischen Phänomene zu beobachten, ist, dass sich der bewegte Beobachter mit einer Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit bewegen muss.

Klassische und Relativistische Theorien im Vergleich

Die Korpuskulartheorie des Lichts, erklärt durch den Compton-Effekt, besagt, dass sich Licht wie ein Teilchen und nicht nur als Welle verhalten kann. Die Lichtgeschwindigkeit ist konstant und benötigt kein Medium für den Transport, da sie sich durch ein Vakuum ausbreitet.

Inertialsysteme und die