Grundlagen der Physik: Kinematik, Dynamik und Energie

Kinematik

• Ort: Punkt im Raum, dessen Position bekannt ist.
• Bahn: Der Weg, den ein Körper bei seiner Bewegung beschreibt.
• Wegstrecke: Die Länge der vom Körper zurückgelegten Bahn.
• Verschiebung (Displacement): Ein Vektor, der vom Ausgangspunkt zum Endpunkt der Bewegung führt.
• Gleichförmige Bewegung (MRU): Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit (v = Δx / Δt).
• Gleichmäßig beschleunigte Bewegung (MRUA): Bewegung auf einer geraden Linie mit konstanter Beschleunigung (a = Δv / Δt).
• Gleichförmige Kreisbewegung (MCU): Winkelgeschwindigkeit ω = s / r = 2π / T.
• Periode (T): Die Zeitdauer für einen vollständigen Umlauf.
• Frequenz (f): Die Anzahl der Wiederholungen pro Sekunde.

Dynamik

• Kraft: Ursache für Verformungen oder Änderungen des Bewegungszustands eines Körpers.

Verformungsarten

• Starrer Körper: Verformt sich nicht unter Krafteinwirkung.
• Elastisch: Verformt sich unter Krafteinwirkung, nimmt aber nach Entlastung die ursprüngliche Form wieder an.
• Plastisch: Verformt sich unter Krafteinwirkung und behält die neue Form nach Entlastung bei.

Newtonsche Gesetze

• Erstes Gesetz (Trägheitsprinzip): Ein Körper verharrt im Zustand der Ruhe oder der gleichförmigen Bewegung, sofern keine äußere Kraft einwirkt.
• Zweites Gesetz (Aktionsprinzip): Die Änderung der Bewegung ist proportional zur einwirkenden Kraft (F = m · a).
• Drittes Gesetz (Wechselwirkungsprinzip): Übt ein Körper eine Kraft auf einen anderen aus (Aktion), so wirkt eine gleich große, aber entgegengesetzte Kraft zurück (Reaktion).

Arbeit und Energie

• Arbeit: Energieübertragung durch eine Kraft über eine bestimmte Strecke (Einheit: Joule, J).
• Energie: Fähigkeit eines Systems, Änderungen an sich selbst oder anderen Körpern zu bewirken (Einheit: Joule, J).

Wärmelehre (Thermodynamik)

• Wärme: Energieaustausch zwischen Körpern unterschiedlicher Temperatur oder bei Zustandsänderungen (1 cal = 4,18 J).
• Temperatur: Maß für die durchschnittliche kinetische Energie der Teilchen eines Körpers.

Zustandsänderungen

• Schmelzen: Fest zu flüssig
• Verdampfen: Flüssig zu gasförmig
• Kondensieren (Verflüssigung): Gasförmig zu flüssig
• Erstarren: Flüssig zu fest
• Sublimation: Fest zu gasförmig
• Resublimation (Sublimation Inversa): Gasförmig zu fest

Thermische Kenngrößen

• Spezifische Wärmekapazität: Wärmemenge, die benötigt wird, um 1g eines Stoffes um 1K zu erwärmen.
• Latente Wärme: Wärmemenge, die für einen Phasenübergang bei konstanter Temperatur benötigt wird.
• Wärmewirkungen: Zustandsänderung, Temperaturänderung und Volumenänderung.