Notes, abstracts, papers, exams and problems of Physik

NATURWISSENSCHAFTEN

TOP 2: Eigenschaften der Materie

Materie nimmt Raum ein, der gemessen werden kann.

Zwei Stücke der Materie können nicht gleichzeitig am selben Ort sein.

Die Objekte, die uns umgeben und die definierte Grenzen haben, sind als materielle Körper bekannt.

Wenn die Grenzen nicht präzise sind, dann sprechen wir von materiellen Systemen.

Eigenschaften der Materie

Alle Eigenschaften eines materiellen Körpers sind Eigenschaften der Materie.

Umfangreiche Eigenschaften der Materie

Umfangreiche Eigenschaften hängen von der Größe des materiellen Körpers ab, den wir beobachten.

Wie Masse und Volumen.

Intensive Eigenschaften der Materie

Intensive Eigenschaften sind nicht abhängig von der Körpergröße, die wir beobachten.

Sie dienen zur... Continue reading "Eigenschaften der Materie" »

Die Struktur des Atoms

1. Die Protonen, die positiv geladen sind, befinden sich im Atomkern, während die Elektronen, die negativ geladen sind, um den Kern kreisen. Die Elektronen sollten eigentlich vom Kern angezogen werden und hineinfallen. Das Problem war jedoch, wie die Protonen im Kern zusammenbleiben, da sie sich aufgrund ihrer gleichen Ladung gegenseitig abstoßen. Es musste also noch etwas anderes geben, daher die "Nominierung" der Neutronen.

Masse und Bindungsenergie

2. Der Unterschied in der Masse wird durch die Bindungsenergie zwischen den Nukleonen (Neutronen und Protonen) erklärt. Laut der Relativitätstheorie ist jede Energie mit einer Masse verbunden, was den Massendefekt erklärt.

Arten von Strahlung

3. Alpha-Strahlung: Dies sind... Continue reading "Atomare Struktur, Strahlung und Kernenergie" »

Grundlagen der Laseremission

Atome tendieren dazu, ihren Grundzustand beizubehalten. In einem angeregten Atom zerfallen Elektronen und emittieren spontan Photonen.

Was passiert, wenn ein Elektron bereits angeregt ist?

Wenn ein Elektron bereits in einer höheren Umlaufbahn oder in einem angeregten Zustand ist, könnte man annehmen, dass es sich in eine noch höhere Umlaufbahn bewegen würde. Dies ist jedoch nicht immer der Fall.

Erzeugung der Besetzungsinversion

Die Natur strebt ein thermodynamisches Gleichgewicht an. Atome und Moleküle versuchen, den Zustand niedrigster Energie zu erreichen. Durch Pumpen mit der benötigten Energie können einige Atome oder Moleküle in einen angeregten Zustand versetzt werden.

Einige durch spontane Emission erzeugte... Continue reading "Laser und Glasfaser: Funktionsweise" »

Magnetfeld

Ein Magnetfeld ist die Störung des Raumes, die durch einen Magneten erzeugt wird. Es manifestiert sich durch die Interaktionen, die in diesem Bereich andere Magneten, elektrische Ströme (Oersted) oder bewegte Ladungen erfahren. Bewegte elektrische Ladungen erzeugen Magnetfelder, während ruhende dies nicht tun. Die auf eine bewegte Ladung in einem Magnetfeld wirkende Kraft wird als Lorentz-Kraft bezeichnet.

Analogie: Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen elektrischen und magnetischen Feldern

Ähnlichkeiten

• Sowohl elektrische als auch magnetische Felder werden durch elektrische Ladungen erzeugt.
• Die elektrische Feldstärke hängt umgekehrt vom Quadrat der Entfernung zu dem Punkt ab, an dem wir die Messung durchführen.
• Beide Felder

Das Auge

Einführung

Das Auge ist das Sinnesorgan für das Sehen bei Mensch und Tier. Die Augen verschiedener Arten reichen von einfachen Strukturen, die lediglich zwischen Hell und Dunkel unterscheiden können, bis hin zu den hochentwickelten Augen des Menschen und anderer Säugetiere, die geringste Abweichungen in Form, Farbe und Helligkeit wahrnehmen können. Der eigentliche Sehvorgang findet im Gehirn statt. Die Funktion des Auges besteht darin, elektromagnetische Lichtwellen in Nervenimpulse umzuwandeln, die an das Gehirn weitergeleitet werden.

Das menschliche Auge

Das Auge sammelt Licht und formt es zu visuellen Eindrücken. Es arbeitet wie eine Kamera, wobei die Iris die Blende, die Linse das Objektiv und die Netzhaut die lichtempfindliche... Continue reading "Das menschliche Auge: Aufbau, Funktion und häufige Erkrankungen" »

Geografische Koordinaten

Geografische Koordinaten bestimmen alle Positionen auf der Erdoberfläche mithilfe der beiden Winkelkoordinaten eines sphärischen Koordinatensystems, das an der Drehachse der Erde ausgerichtet ist. Sie definieren zwei Winkel, die vom Zentrum der Erde aus gemessen werden:

• Die Breite misst den Winkel zwischen einem beliebigen Punkt und dem Äquator. Breitengrade werden als Parallelen bezeichnet und sind Kreise parallel zur Erdoberfläche.
• Die Länge misst den Winkel entlang des Äquators von einem beliebigen Punkt auf der Erde aus. Es wird angenommen, dass der Längengrad von Greenwich in London in den meisten modernen Gesellschaften 0° beträgt. Die Längengrade sind Großkreise, die durch die Pole verlaufen und werden

Wissenschaft

Die Wissenschaft ist eine Reihe von Zielen, die wir erworben haben, um das Wissen über die Welt, in der wir uns befinden, zu erweitern. (Wissensziele beziehen sich auf den Gegenstand selbst und nicht auf unsere Art zu denken oder zu fühlen).

Unser derzeitiger wissenschaftlicher Kenntnisstand ist so groß, dass es schwierig ist, ihn abzudecken. Für Ihre Arbeit wird dieses Wissen in verschiedene Bereiche unterteilt:

• Biologie
• Chemie
• Physik

Diese Bereiche untersuchen spezifische Aspekte der Natur und sind wiederum in viele andere unterteilt, wie z.B.:

• Geologie

Geologie

Die Geologie untersucht die Zusammensetzung und Struktur der Erde und die Veränderungen, die sie im Laufe der Zeit erfahren hat. Die Eigenschaften und Verwendungen von Mineralien... Continue reading "Wissenschaft: Biologie, Chemie, Physik und Geologie" »

Hydrostatik: Untersuchung von Flüssigkeiten in Ruhe

Fluid: Eine Substanz, die leicht ihre Form verändert, wenn Kräfte geringer Größe wirken. Fluide können Flüssigkeiten oder Gase sein.

Druck (Pa, N/m²)

Quotient aus der Kraft, die senkrecht auf eine Fläche wirkt, und der Größe dieser Fläche. (Je mehr Druck, desto mehr Kraft und umgekehrt, und je mehr Fläche, desto weniger Druck und umgekehrt.)

Barometer

Messgerät für den atmosphärischen Druck, der durch das Gewicht der Atmosphäre über der Erdoberfläche entsteht. Torricelli (italienischer Physiker) wies dies nach.

1 atm = 76 cmHg = 760 mmHg = 1,01 x 10⁵ Pa

Messgeräte: Barometer und Manometer.

Variablen, die den Luftdruck beeinflussen:

• Höhe (Je höher die Höhe, desto geringer der Luftdruck)

Gravitationsfelder, elektrische und magnetische Felder sind drei Vektorfelder. Die ersten beiden sind konservativ, während das Magnetfeld nicht konservativ ist. Erinnern wir uns an drei Haupteigenschaften konservativer Felder: A: Die Arbeit, die an einem Teilchen verrichtet wird, um es von einem Punkt zu einem anderen zu bewegen, ist unabhängig von der zurückgelegten Bahn, sodass die Arbeit in einem Zyklus null ist. B: Die Zirkulation des Vektorfeldes entlang einer geschlossenen Linie ist null. C: Es existiert eine skalare Funktion, das Potential, dessen Gradient, mit umgekehrtem Vorzeichen, die Intensität des Vektorfeldes ist.

Elektrische und Gravitationsfelder haben folgende Analogien, die nicht in magnetischen Feldlinien auftreten: *... Continue reading "Vergleich von Gravitations-, elektrischen und magnetischen Feldern" »

Wissenschaftliche Erkenntnis: Fragen, Hypothesen und Theorien

Die wissenschaftliche Arbeit: Der Ansatz von Fragen: ist eine wichtige Frage, die Wissenschaftler über die Realität stellen. Manchmal führt dies in Sackgassen. Allerdings können solche Fragen zu Antworten führen, die zwar bescheiden, aber nützlich sind.

Die Formulierung von Hypothesen

Man beginnt mit einer Hypothese über natürliche Phänomene. So entwickeln wir eine Erklärung auf Beobachtungen basierend, von denen, die das Phänomen studiert haben. Die Formulierung der Hypothese ist ein entscheidender Moment in der wissenschaftlichen Erkenntnis.

Die Prüfung von Hypothesen

Es ist nötig, die Hypothese zu beweisen, um wissenschaftliche Gültigkeit zu erlangen. Es ist möglich,... Continue reading "Wissenschaftliche Erkenntnis und Theorien über den Ursprung des Universums" »