Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Probleme für Physik

Skalarprodukt

Das Ergebnis der Multiplikation zweier Vektoren a und b ist die Zahl k. Sie wird durch die Multiplikation der Beträge der Vektoren und des Kosinus des Winkels zwischen ihnen erhalten. Die notwendige Bedingung für die Rechtwinkligkeit zweier Vektoren ist, dass ihr Skalarprodukt null ist.

Das Skalarprodukt kann durch die Formel A ⋅ B = |A| |B| cos(α) ausgedrückt werden. Wenn wir nach dem Winkel auflösen, ergibt sich: cos(α) = (A ⋅ B) / (|A| |B|).

Vektorprodukt (Kreuzprodukt)

Das Ergebnis der Multiplikation zweier Vektoren a und b ist ein neuer Vektor, dessen Eigenschaften sind:

Eigenschaften des Vektorprodukts

• Betrag: |a × b| = |a| |b| sin(α)
• Richtung: Senkrecht zur Ebene, die von a und b aufgespannt wird.
• Orientierung (Sinn)

Johannes Kepler: Ein neues Modell des Universums

Johannes Kepler, ein brillanter Mathematiker, studierte in Tübingen und lehrte ab 1594 als Professor für Mathematik. Sein Leben und Werk waren eng mit dem Astronomen Tycho Brahe verbunden. Nach Brahes Aufruf trat Kepler 1600 in dessen Dienste. Obwohl Brahe ein großer Astronom und Kepler ein großer Mathematiker war, verstarb Brahe bereits 1601. Kepler nutzte daraufhin Brahes umfangreiche Daten, um seine bahnbrechenden Entdeckungen zu machen. Er erhielt ein Gehalt vom Staat und beobachtete 1604 die letzte Supernova der Milchstraße. Später veröffentlichte er die Rudolphinischen Tafeln und die Keplerschen Gesetze, die die Planetenbewegung perfekt beschrieben.

Die Keplerschen Gesetze: Die Bewegung

Optik: Definition und Grundlagen

Die Optik ist der Teil der Physik, der die Phänomene der Natur und die Ausbreitung des Lichts untersucht.

A) Theorien über die Natur des Lichts

Im Laufe der Geschichte gab es zwei Haupttheorien über das Licht:

1. Die Korpuskeltheorie des Lichts

   Diese Theorie wurde bereits 1671 von Newton entwickelt und im 20. Jahrhundert von Einstein wieder aufgegriffen. Das Licht besteht demnach aus winzigen Teilchen (Korpuskeln), die sich in geraden Linien und mit großer Geschwindigkeit ausbreiten. Newton belegte diese Idee anhand vieler Phänomene. Sie erklärte jedoch weder Interferenz, Brechung noch Beugung.

2. Die Wellentheorie des Lichts

   Diese Theorie wurde zunächst von Huygens unterstützt. Die ursprüngliche Idee besagte, dass

Einführung in die Astronomie

Teleskope

Typen von Teleskopen

• Refraktoren (Objektiv): Galileo Galilei (1609)
• Reflektoren (Spiegel): Isaac Newton (1670), Laurent Cassegrain (1671)
• Reflektoren (Spiegel und Linsen): Bernhard Schmidt (1930)

Beiträge von Galileo Galilei

• Mondoberfläche
• Phasen der Venus
• Aspekte des Mars
• 4 große Monde des Jupiter
• Sonnenrotation
• Stellares Erscheinungsbild der Milchstraße
• Aspekte des Saturn

Aberration / Abbildungsfehler

1) Sphärische Aberration:

Unscharfe Bilder. Der Fokuspunkt des Bildes ist verschoben.

2) Chromatische Aberration (Farbfehler):

Bilder mit farbigen Rändern. Kann durch den Einsatz einer Korrekturlinse verbessert werden.

Eigenschaften von Teleskopen

• A - Vergrößerung: Gibt an, wie oft das Bild im Vergleich zum bloßen

Huygens-Prinzip

Jeder Punkt einer Wellenfront ist selbst elementare Sender von Elementarwellen, deren Einhüllende die neue Wellenfront ist.

Reflexion

1. Snelliussches Gesetz: Einfallswinkel und Reflexionswinkel sind gleich.
2. Einfallender und reflektierter Strahl liegen in der gleichen Ebene.

Brechung

Snelliussches Brechungsgesetz besagt, dass das Verhältnis zwischen dem Sinus des Einfallswinkels und dem Sinus des Brechungswinkels gleich dem Verhältnis der Ausbreitungsgeschwindigkeiten in den Medien ist: sin₁ / sin₂ = v₁ / v₂.

Beugung

Ein Phänomen, das es einer Welle ermöglicht, sich um ein Hindernis herum auszubreiten.

Polarisation

Tritt auf, wenn eine Transversalwelle in einer einzigen Schwingungsebene enthalten ist.

Interferenz

Die Welle, die aus der... Weiterlesen "Huygens Prinzip, Reflexion, Brechung, Schall und Wellen" »

Lichtspektren und die Zusammensetzung des Universums

Isaac Newton entdeckte, dass Sonnenlicht, das auf ein Glasprisma fällt, in farbige Streifen zerlegt wird. Dieser Regenbogen wird als Lichtspektrum bezeichnet. Im Spektrum wurden schwarze Linien beobachtet. Die Sonne ist der uns nächste Stern, und ihr Lichtspektrum liefert wichtige Informationen über die Elemente, aus denen sie besteht. Vergleicht man die schwarzen Linien im Spektrum der Sonne mit denen von Wasserstoff und Helium, kann man schließen, dass die äußeren Schichten der Sonne hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium bestehen. Dieses Verfahren ermöglicht es uns, die Elemente und chemischen Verbindungen in fernen Sternen und Galaxien zu identifizieren.

Die Organisation des Universums:

Der Begriff der Energie in der Physik

In der Physik besagt das universelle Gesetz der Energieerhaltung, welches die Grundlage für den ersten Hauptsatz der Thermodynamik bildet, dass die Energie eines geschlossenen Systems über die Zeit konstant bleibt. Die spezielle Relativitätstheorie stellt jedoch eine Äquivalenz zwischen Masse und Energie her, wodurch alle materiellen Körper Energie enthalten. Zusätzlich können Körper weitere Energie besitzen, die konzeptionell nach verschiedenen Typen unterteilt wird, z.B.:

• Kinetische Energie: Energie aufgrund von Bewegung.
• Chemische Energie: Energie aufgrund der chemischen Zusammensetzung.
• Potentielle Energie: Energie aufgrund von Position oder Deformation in Bezug auf wirkende Kräfte.
• Thermische Energie:

Block 1

Konservative Kräfte: Viele Arten von Kräften, bei denen die Arbeit, die verrichtet werden muss, um einen Körper zwischen zwei Punkten zu bewegen, vom zurückgelegten Weg abhängt (z. B. Reibungskräfte). Nicht so im Fall eines bestimmten Typs von Kräften, die als konservativ bezeichnet werden. Eine konservative Kraft ist eine Kraft, die in der Lage ist, die gegen sie verrichtete Arbeit zurückzugeben. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass die verrichtete Arbeit nur von der Anfangs- und Endposition abhängt, nicht vom zurückgelegten Weg. Aus diesem Grund ist die Arbeit in einem geschlossenen Weg Null. Dies ist eine Eigenschaft, die die Zentralkräfte aufweisen. Die Bereiche, in denen diese Kräfte wirken, haben wiederum den Namen konservativ... Weiterlesen "Konservative Kräfte, potenzielle Energie und Keplers Gesetze" »

Die Big-Bang-Theorie

1. Sowohl Materie als auch Energie waren in einem Punkt konzentriert, dem Ur-Atom, dessen Dichte und Temperatur sehr hoch gewesen sein müssen.
2. Das Ur-Atom dehnte sich in einer großen Explosion, dem "Big Bang", stark aus und begann mit der Ausdehnung, wodurch das Universum entstand.
3. Es entstanden subatomare Teilchen und später die einfachsten Atome, Wasserstoff und Helium.
4. Die Temperatur sank und es bildeten sich Nebel, Galaxien, Sterne, Planeten usw. In den Sternen entstanden die chemischen Elemente.

Die Planeten des Sonnensystems

Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun.

Eigenschaften des Sonnensystems

• Die Sonne und die Planeten drehen sich in die gleiche Richtung.
• Die Planeten bewegen sich auf nahezu kreisförmigen

1. Solarenergie und Strahlung

1.1.1. Solare Strahlung

Die solare Strahlung setzt sich zusammen aus: 7% UV-Strahlung, 47% sichtbarem Licht und 40% Infrarotstrahlung.

1.1.2. Die Solarkonstante

Die Solarkonstante ist die Menge solarer Energie pro Zeiteinheit, die auf eine Fläche außerhalb der Erdatmosphäre auftrifft, und zwar in einem Abstand von der Sonne, der der durchschnittlichen Entfernung Sonne-Erde entspricht. Die Konstante variiert leicht, da der Abstand zwischen Sonne und Erde nicht konstant ist.

1.1.3. Der Effekt der Atmosphäre

Aufgrund der atmosphärischen Schicht gelangt nicht die gesamte von der Sonne abgefangene Strahlung bis zur Oberfläche. Der maximale Wert der Bestrahlungsstärke an der Oberfläche beträgt meist 1100 W/m².

1.1.