Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Probleme für Physik

Mechanismen der Wärmeübertragung

Konvektion

Wärmeaustausch in Flüssigkeiten durch den Transport von Energie mittels interner Flüssigkeitsbewegung, die durch Dichteschwankungen künstlich erzeugt wird (z.B. Kondensation und Verdampfung).

Thermische Strahlung

Thermische Strahlung (z.B. Wärme von der Sonne) ist elektromagnetische Strahlung, die von einer thermisch angeregten Körperoberfläche in einer geraden Linie in alle Richtungen ausgesendet wird. Sie überträgt Energie auf andere Körper, wobei ein Teil absorbiert und ein anderer reflektiert wird. Es ist der einzige Mechanismus, der eine Übertragung im Vakuum ermöglicht.

3. Wärmeübertragung durch Leitung

Leitung durch eine einzelne ebene Wand

Eine einfache, flache Wand aus homogenem... Weiterlesen "Mechanismen und Arten der Wärmeübertragung" »

Durchschnittliche Geschwindigkeit

Die durchschnittliche Geschwindigkeit eines Körpers ist das Verhältnis der zurückgelegten Wegstrecke zur dafür benötigten Zeit.

Durchschnittliche Geschwindigkeit = e / Δt

Vektorielle Durchschnittsgeschwindigkeit

Die vektorielle Durchschnittsgeschwindigkeit oder mittlere Geschwindigkeitsvektor eines Körpers ist das Verhältnis des Verschiebungsvektors zur dafür benötigten Zeit.

v = Δr / Δt

Momentangeschwindigkeit

Die Momentangeschwindigkeit eines Körpers ist die Geschwindigkeit an einem bestimmten Punkt seiner Bahn. Dieser Wert wird auch als Geschwindigkeit oder Momentangeschwindigkeit bezeichnet.

Beschleunigung

Die Beschleunigung ist eine physikalische Größe, die angibt, wie stark sich die Geschwindigkeit... Weiterlesen "Grundlagen der Kinematik: Geschwindigkeit, Beschleunigung & Bewegungstypen" »

Prinzip der Erhaltung der Elektrischen Ladung

Die elektrische Ladung eines abgeschlossenen Systems bleibt konstant. Die Summe der positiven (+) und negativen (-) Ladungen ändert sich nicht.

Coulomb-Gesetz

Die Kraft ($F$) zwischen zwei punktförmigen elektrischen Ladungen $q_1$ und $q_2$ ist direkt proportional zum Produkt der Ladungswerte und umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung ($r$) zwischen ihnen.

Das Elektrische Feld und die Feldstärke

An jedem Punkt im Raum wird ein Vektor definiert, der als elektrische Feldstärke ($E$) bezeichnet wird. Die Feldstärke an einem Punkt ist gleich der Kraft, die auf eine positive elektrische Einheitsladung, die an diesem Punkt platziert wird, ausgeübt wird.

Überlagerungsprinzip Elektrischer Felder

Die... Weiterlesen "Grundlagen der Elektrostatik: Ladung, Feld und Potential" »

Lichtbeugung und Wellenlängenbestimmung

Zielsetzung des Experiments

Berechnung der Wellenlänge (λ) verschiedener Lichtquellen mittels Beugung an einem Gitter.

Theoretischer Hintergrund und Planung

Ein Beugungsgitter ist ein optisches Element, das Licht in seine spektralen Bestandteile zerlegen kann. Es gibt zwei Haupttypen von Beugungsgittern: Reflexionsgitter und Transmissionsgitter. Beugungsgitter bestehen aus einer Vielzahl von eng beieinander liegenden, parallelen Linien oder Spalten, die entweder auf einer reflektierenden Metalloberfläche (Reflexionsgitter) oder einer transparenten Glasplatte (Transmissionsgitter) angebracht sind.

Wenn monochromatisches Licht auf ein Beugungsgitter trifft, interferieren die gebeugten Wellen konstruktiv... Weiterlesen "Lichtbeugung und Wellenlängenbestimmung: Ein Laborbericht" »

Grundlagen der Akustik und des Schalls

Schall (Sound): Eine Empfindung, die von einem erfahrenen Ohr wahrgenommen wird, wenn die Schwingungen eines Körpers einen sonoren (bestimmten) Zustand erreichen. Man unterscheidet:

• Bestimmt: Schwingungen im gleichen Zeitraum.
• Unbestimmt: Lärm.

Phänomene der Schallwellen

• Reflexion: Das Zurückwerfen einer Schallwelle beim Auftreffen auf ein Hindernis.
• Brechung: Wenn Schallwellen beim Übergang in Medien mit unterschiedlichen Dichten ihre Richtung ändern (Umleitung).
• Beugung (Diffraktion): Wenn Wellen Hindernisse umgehen, ihren Verlauf fortsetzen und dabei abgeschwächt werden.
• Echo: Das Hören des Klangs, nachdem der direkte Reflex erloschen ist.
• Nachhall: Eine Verlängerung des Schalls. Er entsteht, wenn das

Mechanische Arbeit

Die mechanische Arbeit einer konstanten Kraft ist das Produkt aus der Kraft und der Verschiebung des Angriffspunktes. Sie wird mit W bezeichnet und berechnet sich wie folgt:

W = F * Δr = F * Δr * cos(θ)

Dabei ist:

• W die Arbeit
• F die Kraft
• Δr die Verschiebung
• θ der Winkel zwischen der Kraft und der Verschiebung

1 Joule (J) ist die Arbeit, die von einer Kraft von 1 Newton (N) verrichtet wird, wenn sich der Angriffspunkt um 1 Meter in Richtung der Kraft bewegt. Es gilt:

1 J = 1 N * 1 m

Leistung

Wenn auf einen Körper mehrere Kräfte wirken, die die gleiche Arbeit verrichten, ist diejenige Kraft effektiver, die die Arbeit in kürzerer Zeit verrichtet. Um die Effizienz und Geschwindigkeit zu berücksichtigen, mit der eine Kraft Arbeit... Weiterlesen "Mechanische Arbeit, Leistung und Energie: Ein Überblick" »

Was sind Kräfte?

Kräfte sind physikalische Einwirkungen, die die Position eines Körpers verändern oder Verformungen verursachen können. Sie wirken durch direkten Kontakt oder aus der Ferne.

Darstellung von Kräften

Um eine Kraft vollständig zu beschreiben, reicht es nicht aus, nur ihren Betrag in Newton (N) anzugeben. Man muss auch ihre Richtung und ihren Sinn definieren. Daher sind Kräfte vektorielle Größen und werden grafisch durch Vektoren (Pfeile) dargestellt.

Merkmale einer Kraft

• Betrag (Intensität): Der Wert der Kraft, gemessen in Newton.
• Richtung: Die gerade Linie (Wirkungslinie), auf der die Kraft wirkt.
• Sinn: Gibt an, in welche der beiden möglichen Richtungen auf der Wirkungslinie die Kraft zeigt.
• Angriffspunkt: Der Punkt, an dem

Energie: Konzepte und Arten

Energie ist die Fähigkeit eines Körpers, mit anderen Systemen zu interagieren. Energie wird weder erzeugt noch vernichtet, sondern nur umgewandelt (Einheit: Joule, J). Es gibt verschiedene Arten von Energie:

• Kinetische Energie (Ec): Energie, die ein Körper aufgrund seiner Bewegung besitzt. Ec = 0,5 * m * v² (m = Masse, v = Geschwindigkeit)
• Potenzielle Energie (Ep): Energie, die ein Körper aufgrund seiner Position besitzt.
  • Gravitationspotenzielle Energie: Ep = m * g * h (g = Erdbeschleunigung, 9,8 m/s², h = Höhe)
  • Elastische Potenzielle Energie: Ep = 0,5 * k * x² (k = Federkonstante in N/m, x = Auslenkung)
• Mechanische Energie: Die Summe aus kinetischer und potenzieller Energie.
• Wärme (Q): Energie, die zwischen zwei

Geozentrische Theorie

Aristoteles

Aristoteles vertrat folgende Annahmen:

• Die Erde war rund, unbeweglich und befand sich im Zentrum einer Sphäre, die die Fixsterne beherbergte.
• Die Planeten und Sterne bewegten sich in Sphären auf Kreisbahnen um die Erde.

Ptolemäus

Ptolemäus erweiterte die Theorie des Aristoteles. Die ptolemäische Theorie basierte auf Kreisbahnen, ergänzt durch exzentrische Bahnen und Epizykel, um die Bewegung der Planeten zu erklären. Er ging weiterhin davon aus, dass die Erde der Mittelpunkt des Universums sei.

Heliozentrische Theorie

Kopernikus und Galileo

Nikolaus Kopernikus formulierte die heliozentrische Theorie bereits im 16. Jahrhundert, veröffentlichte sie aber erst spät. Galileo Galilei konnte diese Theorie später... Weiterlesen "Astronomische Weltbilder und Grundlagen der Hydrostatik" »