Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Probleme für Physik

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" »

Seit der Antike wurde die Aufspaltung von Materie in winzige Teile untersucht. Die Griechen nannten diese winzigen Teile der Materie Atome; sie galten als unteilbar und unsichtbar.

Die Atomtheorie von Dalton

Im Jahre 1808 griff John Dalton die Vorstellungen der Griechen auf und entwickelte sie zu einer Theorie weiter. Dabei legte er folgende Definitionen fest:

• Materie besteht aus Atomen.
• Ein Element ist ein Stoff, dessen Atome alle gleich sind.
• Eine Verbindung besteht aus einer Substanz, die aus verschiedenen Atomen in einem konstanten Zahlenverhältnis gebildet wird.

Die Teilbarkeit des Atoms

Im Gegensatz zu dem, was die Griechen dachten, ist das Atom teilbar. Wir können das Atom in kleinere Teilchen zerlegen, das heißt, es besteht aus anderen... Weiterlesen "Die Entwicklung der Atomtheorie und Modelle" »

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" »

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 Wärmeenergie und Temperatur

Wärme: Eine Energieform

Wärme ist eine Form von Energie, die von einem Körper mit höherer Temperatur auf einen Körper mit niedrigerer Temperatur übertragen wird.

Temperatur: Die Messung der Wärme

Temperatur beschreibt, wie heiß oder kalt ein Körper ist und wie die Wärme gemessen wird.

Ausdehnung durch Wärme

Wenn ein Objekt erhitzt wird, expandiert es, das heißt, seine Größe nimmt zu (z. B. Quecksilber in einem Thermometer).

Verbrennung (Combustion)

Ein Prozess, bei dem Energie freigesetzt wird, zum Beispiel beim Verbrennen eines Papiers.

Zustandsänderung (Change of State)

Beispiele sind die Verdampfung von Wasser oder andere Phasenübergänge.

Wärmeübertragungsmethoden

Wärmeleitung (Conduction)

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" »