Notes, abstracts, papers, exams and problems of Physik

Geographische Grundlagen

Pole sind die extremen Endpunkte des Erddurchmessers, die die Drehachse bilden.

Der Äquator ist ein Großkreis, der die Erde senkrecht zur Polachse umspannt.

Ein Kreis ist der Schnittpunkt einer Kugel mit einer Ebene, die durch ihren Mittelpunkt verläuft.

Erdmeridiane sind Großkreise, die durch die Pole verlaufen und den Äquator rechtwinklig schneiden.

Der Meridian eines Ortes teilt die Erde von Pol zu Pol in zwei gleiche Hälften.

Der Nullmeridian (0°) oder Greenwich-Meridian verläuft durch die Sternwarte in Greenwich.

Parallelkreise sind kleinere Kreise, die parallel zum Äquator verlaufen.

Geographische Koordinaten

Hafen von Valparaíso: Breitengrad 33° 01' 33'' S, Längengrad 71° 38' 22'' W

Ozeanographie

Wellen und

Wärme und Temperatur

1. Wärme

**Wärme** ist die Energie, die durch die Bewegung der Atome und Moleküle (Gruppen von Atomen) erzeugt wird. Beispielsweise kann thermische Energie in Wärme umgewandelt werden. Damit die Wärme an einer Stelle zunimmt, muss die Geschwindigkeit der Moleküle erhöht werden.

2. Temperatur

Die **Temperatur** ist ein Maß für die Wärme oder thermische Energie der Teilchen in einer Substanz. Sie drückt das Niveau der Körperwärme aus. Die Schwingungen von Atomen oder Molekülen eines Körpers, die die Höhe der inneren Energie oder Wärme bestimmen, werden als thermische Bewegung bezeichnet.

Auswirkungen von Wärme

3. Auswirkungen von Wärme

• Temperaturveränderungen: Wenn ein Körper Wärme absorbiert, steigt seine

Freier Fall & Bewegung

Beim Freien Fall ist die Verschiebung nur auf der vertikalen Achse.

• Horizontale Bewegung: unterliegt dem Trägheitsgesetz.
• Vertikale Bewegung: unterliegt der Schwerkraft.

Trägheit ist der Widerstand eines Systems gegen Veränderungen.

Dynamik ist der Teil der Physik, der die Entwicklung der Zeit beschreibt, die ein physikalisches System verändert.

Grundsatz der Unabhängigkeit der Bewegungen (Galileo)

Wenn ein Körper eine zusammengesetzte Bewegung hat, ist jede der Einzelbewegungen erfüllt, als ob die anderen nicht existieren würden.

• Horizontale Bewegung: Sie hat eine konstante Geschwindigkeit, d.h. ihre Beschleunigung ist 0.
• Vertikale Bewegung: Sie ist gleichmäßig beschleunigt, mit einer Beschleunigung, die der Schwerkraft

Grenzen der klassischen Physik

Newtons klassische Mechanik basiert auf den Galilei-Transformationen und seinen Bewegungsgleichungen. Maxwells Gleichungen bestätigten die Wellennatur des Lichts und ermöglichten die Berechnung seiner Geschwindigkeit im Vakuum. Dies führte zu einem Vergleich zwischen Lichtwellen und Schallwellen.

Eigenschaften von Schallwellen

Schallwellen benötigen ein Medium, um sich auszubreiten. Sie breiten sich mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit in Bezug auf das Ausbreitungsmedium aus. Die Geschwindigkeit kann durch die Formel der Geschwindigkeitsaddition berechnet werden.

Eigenschaften von Lichtwellen

Lichtwellen benötigen ein Ausbreitungsmedium (den sogenannten Äther). Sie breiten sich mit einer festen Geschwindigkeit... Continue reading "Einführung in die moderne Physik: Von der Relativitätstheorie zur Kernphysik" »

Medien, die von Audiodaten übertragen werden

Die Klänge, die wir hören, werden durch die Luft übertragen, aber jede elastische Substanz, ob fest, flüssig, gasförmig oder Plasma, kann Schall übertragen. Elastizität ist die Eigenschaft eines Materials, auf eine einwirkende Kraft mit einer Formänderung zu reagieren und in seine ursprüngliche Form zurückzukehren, wenn die verzerrende Kraft entfernt wird. Stahl ist eine elastische Substanz, Kitt ist unelastisch.

In Flüssigkeiten und elastischen Festkörpern liegen die Moleküle relativ nahe beieinander und reagieren schnell auf die Relativbewegungen und übertragen die Energie mit geringen Verlusten. Schall breitet sich in Wasser viermal schneller aus als in Luft und in Stahl etwa 15-mal... Continue reading "Schall: Übertragung, Reflexion und Brechung" »

Elektrostatik und Elektrodynamik

Elektrostatik: Die Energie oder elektrische Ladung in Ruhe. Strombelastung: Wenn die Ladung in Bewegung ist. Elektrodynamik: Die grundlegende und inhärente Eigenschaft der Materie. Es gibt positive oder negative Ladungen, gleichnamige Ladungen stoßen sich ab und ungleichnamige ziehen sich an.

Grundlegende Ladungseinheit

Ein Elektron oder ein Proton.

Leitende Körper

Materialien, deren Elektronen sich frei bewegen können.

Elektrifizierung

Wenn Körper an anderen Stellen angezogen werden, unterteilt in: Reibung, Kontakt, Induktion.

Elektrische Kraft

Die Kraft hängt von der Größe oder Intensität, dem Abstand zwischen den Ladungen und der Höhe der Ladung ab (F) (IF = N).

Coulombsches Gesetz

Die elektrische Kraft zwischen... Continue reading "Elektrostatik und Elektrodynamik: Grundlagen" »

Block 5: Wellenphänomene

5.1. Huygens' Prinzip

Wellen, oder Wellenbewegungen, weisen Eigenschaften auf, die bei anderen physikalischen Phänomenen nicht auftreten. Diese Phänomene hängen von der Form der Wellenausbreitung ab, die wiederum von der Bewegung aufeinanderfolgender Wellenfronten abhängt. Eine Wellenfront ist eine Verbindungslinie von Punkten mit dem gleichen Schwingungszustand. Im späten 17. Jahrhundert entwickelte der niederländische Wissenschaftler Huygens eine geometrische Methode, um eine Wellenfront zu einem bestimmten Zeitpunkt zu konstruieren, wenn die vorherige Wellenfront bekannt ist. Dies bedeutete, dass "jeder Punkt einer Wellenfront zum Ausgangspunkt neuer Elementarwellen (Sekundärwellen) wird, die sich in Richtung... Continue reading "Wellenphänomene: Huygens' Prinzip, Reflexion, Brechung, Polarisation, Beugung und Interferenz" »

Keplersche Gesetze der Planetenbewegung

1. Gesetz (Bahnen)

Die Planeten bewegen sich auf *elliptischen Bahnen* um die Sonne, wobei die Sonne in einem der Brennpunkte der Ellipse steht. Das **Perihel** ist der sonnennächste Punkt der Planetenbahn, das **Aphel** der sonnenfernste.

2. Gesetz (Flächensatz)

Der *Radiusvektor* (Verbindungslinie Sonne-Planet) überstreicht in gleichen Zeiten gleiche Flächen. Die *Flächengeschwindigkeit* ist konstant. Planeten bewegen sich im Perihel schneller als im Aphel.

3. Gesetz (Perioden)

Die Quadrate der Umlaufzeiten (T) zweier Planeten verhalten sich wie die Kuben (dritten Potenzen) der großen Halbachsen (a) ihrer Bahnellipsen.

Gravitationsfeld

Alle Körper im Universum ziehen sich gegenseitig an. Die Anziehungskraft... Continue reading "Keplersche Gesetze, Geozentrisches und Heliozentrisches Weltbild" »

Radioaktivität: Eine Einführung

Radioaktive Stoffe zeichnen sich durch die Emission von Strahlung aus, die undurchsichtige Materialien durchdringen kann. Diese Strahlung ionisiert die Luft, beeinflusst Fotoplatten und erregt die Fluoreszenz bestimmter Stoffe.

Arten von Radioaktiver Strahlung

Radioaktive Kerne emittieren:

• α-Strahlung (Alpha): Heliumkerne
• β-Strahlung (Beta): Schnelle Elektronen
• γ-Strahlung (Gamma): Energetische elektromagnetische Wellen (ähnlich Röntgenstrahlung)

Die Durchschlagskraft dieser Strahlungsarten ist unterschiedlich:

• α-Strahlung: Geringste Durchschlagskraft
• β-Strahlung: Mittlere Durchschlagskraft
• γ-Strahlung: Höchste Durchschlagskraft

Radioaktiver Zerfall

Radioaktiver Zerfall ist ein zufälliger Prozess. Die Anzahl... Continue reading "Radioaktivität: Arten, Zerfall und Anwendungen" »

Beleuchtung: Schlüsselkonzepte und Definitionen

Grundlegende Definitionen

• Licht: Physikalisches Agens, das Objekte beleuchtet und sichtbar macht.
• Beleuchtung: Lichtmenge, die auf eine Oberfläche, z. B. den Arbeitsplatz, auftrifft.
• Tageslicht: Natürliches Licht während des Tages (Sonnenlicht). Es ist eine Kombination aus voller Sonneneinstrahlung und diffusem Himmelslicht.
• Kunstlicht: Licht, das von künstlichen Quellen erzeugt wird.
• Lux (lx): Metrische Maßeinheit für Beleuchtung. Gibt die Lichtmenge pro Quadratmeter an (Lumen/m²).

Arten der Beleuchtung

• Lokalisierte Beleuchtung: Bietet ein erhöhtes Beleuchtungsniveau in einem bestimmten Arbeitsbereich.
• Allgemeinbeleuchtung: Gleichmäßige Lichtverteilung über den gesamten Arbeitsbereich.

Wichtige