Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Probleme für Physik

Grundlagen der modernen Physik

Massendefekt und Bindungsenergie

Der Massendefekt (Δm) beschreibt den Unterschied zwischen der Summe der Massen der einzelnen Nukleonen (Protonen und Neutronen) und der tatsächlichen Masse des Atomkerns, den sie bilden. Dieser Massenverlust wird gemäß Einsteins Energie-Masse-Äquivalenz in Energie umgewandelt.

Einsteins Energie-Masse-Äquivalenz

Die berühmte Formel von Albert Einstein lautet: ΔE = Δm ⋅ c², wobei:

• ΔE die freigesetzte oder benötigte Energie ist,
• Δm der Massendefekt ist und
• c die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum darstellt.

Die Bindungsenergie (E_Bindung) ist die Energie, die benötigt wird, um einen stabilen Atomkern in seine einzelnen Nukleonen zu zerlegen. Sie entspricht der Energie, die beim... Weiterlesen "Grundlagen der modernen Physik: Kernenergie, Materiewellen & Photoeffekt" »

Grundlagen der Geometrie: Geraden, Kreise und Kegelschnitte

Geraden

Steigung
Definition: Die Steigung einer Geraden.

Neigung
Definition: Die Neigung einer Geraden.

Parallele Geraden
Zwei Geraden sind parallel, wenn ihre Steigungen gleich sind: L₁ // L₂, wenn m₁ = m₂
Für den Winkel Theta gilt ein Zusammenhang mit der Steigung.

Senkrechte Geraden

Zwei Geraden sind senkrecht zueinander, wenn sie einen Winkel von 90° bilden. Das Produkt ihrer Steigungen ist -1:
(m₁) * (m₂) = -1

Allgemeine Gleichung der Geraden

Die allgemeine Gleichung einer Geraden wird durch die Steigung (m) und einen Punkt auf der Geraden (x₁, y₁) bestimmt. Die Punkte (x, y) sind variabel.

Mittelpunkt einer Strecke

Der Mittelpunkt einer Strecke mit den Endpunkten (x₁, y₁) und (x₂,... Weiterlesen "Geometrie: Geraden, Kreise, Parabeln, Ellipsen & mehr" »

Fluid: Definition und Typen

Der Begriff Fluid beschreibt nicht nur einen Aggregatzustand, sondern insbesondere das Verhalten bestimmter Partikel des betreffenden Stoffes. Für industrielle Anwendungen werden Fluide in zwei Haupttypen unterteilt:

Inkompressible Fluide

Dies sind Fluide, die unter der Einwirkung einer äußeren Kraft keine Volumenänderungen erfahren und Energie effizient übertragen (z. B. Flüssigkeiten).

Kompressible Fluide

Dies sind Fluide, die Volumenänderungen erfahren und stets exzellente Energiespeicher sind (z. B. Gase und Dämpfe).

Eigenschaften von Fluiden

Fluide besitzen zwei Haupttypen von Eigenschaften:

• Qualitative Eigenschaften: Beschreiben die Beschaffenheit ohne numerische Werte.
• Quantitative Eigenschaften: Sind messbar

John Dalton britischer Physiker und Kimiko

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Coulombsches Gesetz

Das Coulombsche Gesetz besagt: Die elektrische Kraft, mit der sich zwei ruhende Ladungen Q₁ und Q₂ anziehen, ist direkt proportional zum Produkt der Ladungen Q₁ · Q₂ und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands d, der sie trennt:

|F| = k · (Q₁ · Q₂) / d²

wobei F die Kraft, k eine Konstante mit dem Wert 8,9874 · 10⁹ Nm²/C², Q₁ und Q₂ die elektrischen Ladungen und d der Abstand zwischen den Ladungen ist.

Die Einheit der elektrischen Ladung ist das Coulomb (C). Ein Coulomb ist die positive Ladung q, die, in einem Vakuum im Abstand von 1 Meter zu einer anderen gleichen Ladung platziert, diese mit einer Kraft von 8,9874 · 10⁹ N abstößt.

Die Einheiten im Coulombschen Gesetz sind:

• Kraft F: Newton (N)
• Ladungen Q₁ und Q₂:

Einführung in die Thermodynamik

Definition und Anwendungsbereiche

Die Thermodynamik ist ein Teilgebiet der Physik, das sich mit den Beziehungen zwischen Wärme, Arbeit, Temperatur und Energie befasst. Sie untersucht, wie Energie in verschiedenen Formen umgewandelt und übertragen wird.

Thermodynamische Systeme

Systeme können nach ihrem Stoff- und Energieaustausch mit der Umgebung klassifiziert werden:

• Offene Systeme: Ermöglichen den Austausch von sowohl Stoff als auch Energie mit der Umgebung.
• Geschlossene Systeme: Ermöglichen den Austausch von Energie, aber nicht von Stoff mit der Umgebung (die Masse bleibt konstant).
• Isolierte Systeme: Ermöglichen weder den Austausch von Stoff noch von Energie mit der Umgebung.

Man unterscheidet zudem:

• Extensive

Die Atmosphäre: Schichten und Variablen

Die Atmosphäre ist die Gasschicht, die die Erdoberfläche umgibt. Sie erstreckt sich über etwa 1000 km und ist in 5 Schichten unterteilt. Sie enthält unter anderem Wasserdampf.

Schichten der Atmosphäre

Die Schichten der Atmosphäre werden anhand ihrer Temperaturveränderungen definiert:

• Troposphäre:
  • Reicht bis ca. 13 km Höhe (variiert zwischen 16 km am Äquator und 7-8 km an den Polen).
  • Enthält den größten Teil des Wasserdampfs.
  • Hier finden die meisten Wetterphänomene statt.
  • Temperatur nimmt mit der Höhe ab (ca. 6,5 °C pro 1000 m).
  • Tropopause bildet die Obergrenze.
  • Jetstreams treten hier auf.
• Stratosphäre:
  • Erstreckt sich von 13 bis 50 km Höhe.
  • Temperatur steigt von -40 °C auf -3 °C.
  • Enthält die Ozonschicht,

Was ist Fotografie?

Das Wort Fotografie leitet sich von den griechischen Wörtern photos (Licht) und graphein (zeichnen) ab. Fotografieren bedeutet im übertragenen Sinne „Lichtbilder herstellen“.

Ursprünge und Geschichte

Die Camera Obscura

Die Camera Obscura ist die Urform der Fotografie. Schon Aristoteles wusste, dass wenn ein Lichtstrahl von außen durch eine kleine Öffnung in einen dunklen Raum fällt, er an der gegenüberliegenden Wand dieses Raumes all das klar zeigt, was sich außen befindet.

Camera Obscura bedeutet „dunkle Kammer“. Zu Beginn war es wirklich eine begehbare, dunkle Kammer mit einem Loch in der Wand, die Künstlern als Zeichenhilfe diente.

Chemische Grundlagen

Dem Physiker Johann Heinrich Schulze (1687-1744) war die... Weiterlesen "Alles über Fotografie: Von der Camera Obscura zum Pixel" »

Grundlagen der Bewegungsanalyse und Zeitmessung

Datenerfassung und Geschwindigkeitsberechnung

Die Datenerfassung (Mapping) erfolgt, um eine Tabelle von Delta-x und Zeitpunkten t(n) zu erstellen. Die Momentangeschwindigkeit (Vm) wird für jedes Intervall berechnet: Vm = (xf - xi) / (tf - ti). Die Unsicherheit der Geschwindigkeit (V) wird in einer Tabelle V(t) festgehalten. Die grafische Darstellung der Bewegung erfolgt oft über die Steigung: (y2 - y1) / (x2 - x1). Eine halbe Linie des Graphen und die Beschleunigung werden analysiert. Die Unsicherheit der Beschleunigung (Delta a) wird berechnet, wobei alle relevanten Unsicherheiten (z.B. Delta v, Delta t) berücksichtigt werden.

Bestimmung der Erdbeschleunigung (g)

Ziel und Methodik

Das Ziel dieses... Weiterlesen "Physik-Praktikum: Analyse von Bewegung, Kraft und Energie" »

Der Druck

Der Druck P ist das Verhältnis zwischen dem Wert der ausgeübten Kraft F und der Fläche S, auf die sie wirkt: P = F / S.

Hydrostatischer Druck

Der Druck, der im Inneren von Flüssigkeiten ausgeübt wird, wirkt in allen Punkten.

Grundgleichung der Flüssigkeitsstatik

P = d · g · h

Verbundene Gefäße

Wenn wir mehrere Behälter mit unterschiedlichen Formen haben, die am Boden miteinander verbunden sind und die gleiche Flüssigkeit enthalten, ist die Höhe der Flüssigkeit in allen Behältern gleich.

Anwendung der kommunizierenden Röhren

Die Verteilung von Wasser in den Dörfern.

Bestimmung der Dichte

d1 · g · h1 = d2 · g · h2. Nach dem Entfernen der g-Terme: d1 / d2 = h2 / h1

Pascalsches Prinzip

Der Druck, der auf eine Flüssigkeit ausgeübt... Weiterlesen "Hydrostatischer Druck und Auftrieb" »