Notes, abstracts, papers, exams and problems of Physik

Anwendung der Atomstruktur auf statische Elektrizität

• Alle materiellen Objekte sind aus Atomen zusammengesetzt.
• Ein Atom besteht aus einem Kern und einem großen Raumbereich außerhalb des Kerns.
• Der Atomkern enthält positiv geladene Protonen und neutrale Neutronen.

Aufladen durch Reibung

Der Reibungsladevorgang führt zu einer Übertragung von Elektronen zwischen den beiden Objekten, die aneinander gerieben werden.

Triboelektrische Reihe: Materialien, geordnet nach ihrer Fähigkeit, Elektronen anzuziehen.

Elektrisieren: Eine neutrale Substanz/einen neutralen Körper aufladen.

Aufladen durch Induktion

Ist eine Methode, die verwendet wird, um ein Objekt aufzuladen, ohne dieses Objekt mit einem anderen geladenen Objekt in Kontakt zu bringen.

Das Elektroskop

Ist... Continue reading "Atomstruktur & Elektrizität: Eine Übersicht" »

Elektrisches Potential

Das elektrische Potential stellt die potentielle Energie einer positiven Einheitsladung in einem elektrischen Feld dar. Die elektrische Potentialdifferenz zwischen den Punkten A und B entspricht der Arbeit, die das elektrische Feld verrichtet, um die positive Einheitsladung von A nach B zu bewegen (Va-Vb = Integral von E · dr). Das elektrische Potential an einem Punkt im Raum ist die Arbeit, die das elektrische Feld verrichtet, um die positive Ladung von diesem Punkt zur Unendlichkeit zu bewegen. Die SI-Einheit ist Volt.

Wenn eine positive Ladung q von A nach B bewegt wird, ist die Arbeit, die durch das elektrische Feld verrichtet wird: W = q (Va-Vb). Die elektrische potentielle Energie einer Ladung an einem Punkt im Raum... Continue reading "Elektrisches Potential und Feldlinien: Eine Einführung" »

Gleichförmige Kreisbewegung

Die gleichförmige Kreisbewegung beschreibt die Bewegung eines Körpers auf einer Kreisbahn, wobei in gleichen Zeiten gleiche Bogenlängen zurückgelegt werden.

Ein Radian ist der Winkel, bei dem die Bogenlänge gleich dem Radius ist.

Der zurückgelegte Weg (s) ist die Distanz entlang des linearen Pfades.

Der Winkel ist der Raum zwischen den Radiusvektoren.

Eine volle Umdrehung entspricht dem Umfang des Kreises.

Ein Kreis entspricht 2π im Bogenmaß.

1 Umdrehung = 360 Grad = 2π Radian

Winkelgeschwindigkeit

Bei der gleichförmigen Kreisbewegung (CU) ist die Winkelgeschwindigkeit konstant.

Die Einheit der Winkelgeschwindigkeit ist Rad/s.

Lineare Geschwindigkeit

Die lineare Geschwindigkeit (v) ist das Produkt aus Winkelgeschwindigkeit... Continue reading "Gleichförmige Kreisbewegung und Himmelsmodelle: Grundlagen und Geschichte" »

Bewegungsarten in der Physik

Gleichförmige geradlinige Bewegung (MRU)

Ein Körper bewegt sich mit gleichförmiger geradliniger Bewegung (MRU), wenn er gleiche Strecken in gleichen Zeiten zurücklegt. Seine Flugbahn ist eine Gerade. Die Bewegungsgleichung ermöglicht es, die Position des Körpers zu jedem Zeitpunkt zu bestimmen.

Gleichförmig beschleunigte Bewegung (MRUA)

Ein Körper bewegt sich mit gleichförmig beschleunigter Bewegung (MRUA), wenn seine Geschwindigkeit sich in gleichen Zeiten gleichmäßig ändert. Seine Flugbahn ist eine Gerade.

Kreisbewegung (MC)

Eine Kreisbewegung (MC) beschreibt einen Körper, der sich auf einer Kreisbahn bewegt. Der Mittelpunkt des Kreises ist der Ursprung des Koordinatensystems. Der Betrag des Ortsvektors... Continue reading "Bewegungsarten in der Physik: MRU, MRUA, MC, DAC & MCUA" »

Die geometrische Optik ist ein Teilgebiet der Optik, das sich mit der Ausbreitung von Lichtstrahlen, Reflexion, Brechung und der Analyse von optischen Systemen befasst. Die geometrische Optik basiert auf folgenden Annahmen: Lichtstrahlen breiten sich in homogenen und isotropen Medien geradlinig aus, Reflexion und Brechung von Lichtstrahlen sind reversibel und folgen den entsprechenden Gesetzen.

Eine Dioptrie ist die Grenzfläche zwischen zwei Medien mit unterschiedlichen Brechungsindizes. Die Oberfläche eines optischen Systems kann sphärisch oder flach sein.

Optische Systeme

Einfache optische Systeme

Sphärische Dioptrie: Eine sphärische Dioptrie trennt zwei transparente Medien mit unterschiedlichen Brechungsindizes durch eine konvexe oder konkave... Continue reading "Geometrische Optik, Sehfehler und Korrektur" »

Bewegung in der Physik

Grundlegende Konzepte

Referenzsystem

Die Menge, die ein Koordinatensystem (O, X, Y) sowie eine Uhr umfasst.

Position

Ein Bezugssystem ist ein kartesisches Koordinatensystem mit im Raum orientierten Achsen, das den Ursprung der Koordinaten angibt und jedem Punkt im Raum eine Position zuordnet.

Flugbahn

Die imaginäre Linie, die die Bewegung eines Körpers beschreibt. Diese Linie wird durch die Positionen gebildet, die der Körper in Bewegung durchlaufen hat.

Weg

Die zurückgelegte Strecke entlang der Flugbahn.

Verschiebung

Die Differenz in der Position eines Körpers zwischen zwei Zeitpunkten. Sie wird in Metern angegeben.

Geschwindigkeit

Eine vektorielle Größe, die die Veränderung der Position im Laufe der Zeit darstellt. Die internationale... Continue reading "Bewegung in der Physik: Gleichförmige und ungleichförmige Bewegung" »

Grundlagen des Magnetismus

Fe, Co, Ni: Sie ziehen Metalle an und üben Anziehungs- oder Abstoßungskräfte auf andere Materialien aus.

William Gilbert: Nord- und Südpol sind magnetisch.

Erster entdeckter natürlicher Magnet: Magnetit (Eisen(III)-oxid (Fe₂O₃)) und Magnesia (China).

Ruhende Ladung (Q): Erzeugt ein elektrisches Feld; bewegte Ladung ein elektromagnetisches Feld.

Computerspeicher ↔ elektrisches Feld

Masse ↔ Gravitationsfeld

Magnet ↔ Magnetfeld

1831, Michael Faraday: Er entwickelte das Konzept der Kraftlinien, um das Verhalten von Kräften über eine Distanz zu erklären.

Pierre de Maricourt: Er erkannte, dass es keine magnetischen Monopole gibt.

Eigenschaften des Magnetfeldes

1. Jedes magnetische Feld verläuft vom magnetischen Nord- zum

Physikalische Phänomene

Physikalische Phänomene: Beeinflussen die Art und grundlegende Zusammensetzung von Körpern nicht.

Physik in Teilen oder Zweigen

Vereinfachung ihrer Studie:

• Mechanik: Bewegung, Kraft und deren Beziehung
• MSU: Wärme und Temperatur
• Optik: Licht und Lichterscheinungen

Wir kennen die physischen Zweige der Studie: Nein.

Was wir tun

So einfach.

Die Kenntnisse der Physik und Chemie: Experimentieren.

Die wissenschaftliche Methode

Beobachtung, Experimente, Gesetze und Theorien.

Experiment: Reproduktion eines natürlichen Phänomens im Labor.

Physikalisches Gesetz: Wiederholt sich in der Natur.

Hilfe wissenschaftlicher Theorien: Neue Gesetze.

Physikalische Größen

Grundlagenforschung, abgeleitet.

• Drei Beispiele für fundamentale Größen: Länge,

Ausbreitung des Lichts

Das Licht breitet sich in alle Richtungen aus und unterliegt, ähnlich wie der Schall, Prozessen wie Reflexion, Brechung und Dämpfung.

Reflexion

Lichtreflexion tritt an allen Oberflächen auf und kann sein:

• Spiegelnde Reflexion: Tritt an polierten Oberflächen auf. Hier entstehen Spiegelbilder, da alle Lichtstrahlen gleichmäßig abgelenkt werden.
• Diffuse Reflexion: Tritt an den meisten Oberflächen auf. Hier entstehen keine Spiegelbilder, da die Unebenheiten der Oberfläche zu unregelmäßigen Reflexionen führen.

Schatten und Halbschatten

Ein Effekt der geradlinigen Ausbreitung des Lichts ist die Bildung von Schatten. An den Rändern eines Schattens findet sich oft ein unscharfer Bereich, der Halbschatten genannt wird. Dieser... Continue reading "Ausbreitung und Eigenschaften des Lichts" »

Innere Energie und Wärme

Die innere Energie eines Körpers ist die Summe der kinetischen und potentiellen Energien seiner Teilchen. Die Temperatur ist ein Maß für die mittlere kinetische Energie der Teilchen. Wärme wird ausgetauscht, wenn sich Körper unterschiedlicher Temperatur im Kontakt befinden oder ihren Zustand ändern. Eine Kalorie (1 cal = 4,18 J) ist die Energiemenge, die benötigt wird, um 1 g Wasser um 1 °C zu erwärmen. Die spezifische Wärme ist die Wärmemenge, die benötigt wird, um 1 g eines Stoffes um 1 K zu erwärmen.

Wellenarten

Longitudinalwellen

Die Teilchen des Mediums schwingen in Richtung der Wellenausbreitung.

Transversalwellen

Die Teilchen des Mediums schwingen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Welle.

Schallwellen... Continue reading "Grundlagen der Thermodynamik, Wellen und Akustik" »