Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Probleme für Physik

Parallaxe in der Photogrammetrie

Parallaxe bezeichnet die scheinbare Verschiebung der Position eines Objekts relativ zu einem Bezugssystem, bedingt durch die Änderung des Beobachtungspunkts. Dies äußert sich beispielsweise in der Positionsänderung eines Bildes aufgrund der Bewegung des Flugzeugs. Es existiert eine axiale Überlappung, bei der die Bilder hauptsächlich im Bereich der Längsüberlappung erscheinen.

Parallaxenformel

Die Formel zur Berechnung der Parallaxe lautet:

[pa / B = F / (H - ha)] oder [pa = (B * f) / (H - ha)]

• B: Distanz zwischen den Aufnahmepunkten (Basis)
• H: Flughöhe über dem Referenzdatum
• ha: Höhe des Punktes A über dem Referenzdatum
• f: Brennweite der Kamera

Der Parallaxenpunkt ist direkt mit der größeren Höhe verbunden.... Weiterlesen "Photogrammetrie Grundlagen: Parallaxe, Orientierung & Rekonstruktion" »

Gelöste Aufgaben zur Thermodynamik

Aufgabe 19.4: Berechnung der Endtemperatur im isobaren Prozess

Sechs Mol (n = 6 mol) eines idealen Gases befinden sich in einem Zylinder, der an einem Ende mit einem beweglichen Kolben ausgestattet ist. Die anfängliche Gastemperatur beträgt T₁ = 27,0 °C. Der Druck P ist konstant (isobarer Prozess). Im Rahmen der Konstruktion einer geplanten Maschine soll die Endtemperatur T_f des Gases berechnet werden, nachdem es eine Arbeit von W = 1,75 × 10³ J verrichtet hat.

Gegebene Werte und Prozessbeschreibung

• n = 6 mol
• T_i = 27 °C = 300,15 K
• P = konstant (isobar)
• W = 1,75 × 10³ J

Berechnung der Endtemperatur T_f

Für einen isobaren Prozess gilt der Erste Hauptsatz der Thermodynamik. Die verrichtete Arbeit W ist gegeben... Weiterlesen "Gelöste Aufgaben: Thermodynamik & Ideale Gase (Kapitel 19)" »

Grundlagen der Wissenschaft und Materie

Wissenschaft

Wissenschaft ist eine Fülle von Wissen über die Welt, das durch Beobachtung, Experimente und Überlegungen gewonnen wird. Dieses Wissen wird aus Gesetzen abgeleitet, die sich aus überprüfbaren Theorien ergeben.

Physik

Die Physik ist das Studium jeglicher Veränderungen, die die Natur der Materie nicht beeinflussen.

Chemie

Die Chemie ist die Wissenschaft, die die Zusammensetzung, Kombinationen und Transformationen von Substanzen untersucht, welche deren Natur beeinflussen.

Eigenschaften der Materie

Eigenschaften werden in zwei Hauptkategorien unterteilt:

• Allgemeine Eigenschaften: Haben keinen Wert, der zur Identifizierung einer Substanz dient (z. B. Volumen und Temperatur).
• Charakteristische Eigenschaften:

Aufgabe 1: Kraftberechnung bei gegebener Masse und Beschleunigung

Ein Körper mit einer Masse von 600 kg wird mit 1,2 m/s² beschleunigt. Welche Kraft treibt ihn an?

Gegebene Werte:

• Masse (m) = 600 kg
• Beschleunigung (a) = 1,2 m/s²

Lösung:

Nach dem zweiten Newtonschen Gesetz gilt: F = m · a

F = 600 kg · 1,2 m/s² = 720 N

Aufgabe 2: Massenberechnung bei gegebener Kraft und Beschleunigung

Welche Masse muss ein Körper haben, damit er durch eine Kraft von 588 N mit einer Beschleunigung von 9,8 m/s² beschleunigt wird?

Gegebene Werte:

• Kraft (F) = 588 N
• Beschleunigung (a) = 9,8 m/s²

Lösung:

Aus F = m · a folgt m = F / a

m = 588 N / 9,8 m/s² = 60 kg

Aufgabe 3: Beschleunigung bei entgegengesetzten Kräften

Auf einen Körper mit einer Masse von 250 kg wirken... Weiterlesen "Physik: Dynamik-Aufgaben mit Lösungen" »

Relativitätstheorie

Albert Einstein, ausgehend von der Entdeckung des photoelektrischen Effekts, kam zu dem Schluss, dass sich Licht wie eine Welle und ein Teilchen verhält und seine Geschwindigkeit konstant ist. Dies war der Beginn der Relativitätstheorie. Laut dieser Theorie gibt es keine absolute Bewegung oder einen festen Bezugspunkt wie in der Newtonschen Physik. Es existiert eine Raumzeit. Masse und Energie sind austauschbar. Diese Theorie erklärt die beschleunigte Bewegung von Körpern und die Schwerkraft als eine Krümmung von Raum und Zeit.

Quantentheorie

Diese Theorie versucht, die Struktur der Materie auf atomarer und subatomarer Ebene zu erklären. Im Jahr 1900 zeigte Max Planck, dass Materie Energie in begrenzten Einheiten absorbiert,... Weiterlesen "Eine Reise durch die Geschichte der Physik: Von der Relativität zur Quantenmechanik" »

Grundlagen der Kinematik

Superposition von Bewegungen

Wenn ein mobiler Körper gleichzeitig zwei Bewegungen ausführt, werden die kinematischen Variablen (Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung) durch Addition der kinematischen Variablen der beiden Bewegungen erhalten.

Grundsatz der Unabhängigkeit

Wenn ein mobiler Körper aus zwei einfachen Bewegungen zusammengesetzt ist, verhält sich seine Position zu einem bestimmten Zeitpunkt unabhängig von den einzelnen Bewegungen, ob sie gleichzeitig oder nacheinander stattfinden.

Parabolische Bewegung

Eine Bewegung, die sich aus einer gleichförmigen geradlinigen Bewegung und einer gleichmäßig beschleunigten geradlinigen Bewegung zusammensetzt, die senkrecht zueinander stehen.

Reichweite

Die horizontale... Weiterlesen "Physik Grundlagen: Kinematik und Dynamik Begriffe" »

Gesetz der Gravitation

Jedes Objekt im Universum, das Masse besitzt, übt eine Anziehungskraft auf andere Objekte mit Masse aus, unabhängig von der Distanz zwischen ihnen. Nach diesem Gesetz gilt: Je massereicher die Objekte sind, desto größer ist die Anziehungskraft, und je näher sie beisammen sind, desto größer ist die Kraft, nach einem Gesetz der umgekehrten Proportionalität zum Quadrat des Abstands.

Betrachtet man zwei Massen, deren Größe klein ist im Vergleich zum Abstand, der sie voneinander trennt, können wir dies in einer Gleichung oder einem Gesetz zusammenfassen: Die Kraft, die ein bestimmtes Objekt mit der Masse m1 auf ein Objekt mit der Masse m2 ausübt, ist direkt proportional zum Produkt der Massen und umgekehrt proportional... Weiterlesen "Grundlegende Konzepte der Physik" »

Einleitung: Grundlagen des Schalls

Die Akustik ist der Teil der Physik, der sich mit der Erzeugung, Ausbreitung und Wahrnehmung von Schall beschäftigt. Eine Schallwelle ist eine Druckwelle, die sich nur durch materielle Medien (Gase, Flüssigkeiten, Festkörper) ausbreiten kann. Dies geschieht durch lokale Druck- und Dichteschwankungen des Mediums.

Jeder Klang oder jedes Schallereignis wird durch verschiedene Parameter charakterisiert:

• Amplitude: Die maximale Auslenkung oder Druckschwankung.
• Frequenz (f): Die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde, gemessen in Hertz (Hz).
• Wellenlänge (λ): Der räumliche Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Wellenbergen oder -tälern.
• Ausbreitungsgeschwindigkeit (c): Die Geschwindigkeit, mit der sich die Welle

Ortsvektor und Polarkoordinaten

Der Ortsvektor r kann in kartesischen Koordinaten als r = xi + yj dargestellt werden.

In Polarkoordinaten gelten folgende Beziehungen:

• x = r ⋅ cos(θ)
• y = r ⋅ sin(θ)
• r = √(x² + y²)
• tan(θ) = y / x

Verschiebung

Die finale Verschiebung Δr ist definiert als die Differenz zwischen dem End- und Anfangsortsvektor:

• Δr = r_Ende - r_Anfang

Geschwindigkeit

• Durchschnittsgeschwindigkeit (v_durchschnitt): v_durchschnitt = Δr / Δt
• Momentangeschwindigkeit (v): v = dr / dt

Beschleunigung

• Durchschnittliche Beschleunigung (a_durchschnitt): a_durchschnitt = Δv / Δt
• Momentane Beschleunigung (a): a = dv / dt

Gleichförmige geradlinige Bewegung (MRU)

Bei der gleichförmigen geradlinigen Bewegung (MRU) ist die Geschwindigkeit konstant.

• Geschwindigkeit:

Die Gestalt des Universums

Das Universum besteht aus drei Formen:

• Kugelförmiges Universum: Entsteht, wenn seine Dichte größer ist als die kritische Dichte. Entspricht dem geschlossenen oder endlichen Universum.
• Hyperbolisches Universum: Entsteht, wenn seine Dichte geringer ist als die kritische Dichte. Entspricht dem offenen und unendlichen Universum.
• Flaches Universum: Entsteht, wenn seine Dichte gleich der kritischen Dichte ist. Entspricht dem offenen Universum.

Offenes Universum

Das expandierende Universum dehnt sich seit dem Urknall unendlich aus.

Geschlossenes Universum

Ist das pulsierende Universum. Die Schwerkraft würde die Expansion verlangsamen und das Universum zu einer kosmischen Eiform zusammenziehen lassen. Diese würde wieder in ein... Weiterlesen "Das Universum, RNA-Hypothesen und nachhaltige Entwicklung" »