Grundlagen der Physik: Licht, Schall, Materie, Bewegung, Kraft

Licht: Grundlagen und Phänomene

Licht breitet sich geradlinig aus und verteilt sich in alle Richtungen entsprechend seiner Ausbreitungsgeschwindigkeit.

Reflexion

Ein Lichtstrahl ändert seine Richtung, wenn er auf eine Körperoberfläche trifft.

• Glatte Oberflächen: Erzeugen spiegelnde Reflexionen.
• Gekrümmte Oberflächen: Können reale oder verzerrte Bilder erzeugen.

Brechung

• Sammellinsen: Bündeln Lichtstrahlen und erzeugen Bilder (z.B. Lupe).
• Zerstreuungslinsen: Streuen Lichtstrahlen (z.B. Brillen).

Dispersion

Weißes Licht ist eine Mischung aus mehreren Farben, die durch Dispersion in ihre Bestandteile zerlegt werden kann.

Schallwellen: Erzeugung und Eigenschaften

Schallwellen werden durch Vibrationen erzeugt und breiten sich in Medien wie Gasen, Flüssigkeiten und Festkörpern aus.

Eigenschaften von Schall

Schall breitet sich in alle Richtungen aus, transportiert Energie, aber keine Materie. Er kann sich nicht im Vakuum ausbreiten und hat eine bestimmte Ausbreitungsgeschwindigkeit.

• Lautstärke (Intensität): Beschreibt die Energiemenge pro Zeiteinheit pro Flächeneinheit. Man unterscheidet laute und leise Töne, gemessen in Dezibel (dB).
• Tonhöhe: Kann hoch oder tief sein, abhängig von der Frequenz der Schallwelle.
• Klangfarbe: Ermöglicht die Unterscheidung von Tönen gleicher Lautstärke und Tonhöhe, die von verschiedenen Quellen erzeugt werden.

Materie: Aufbau und Systeme

Materie ist alles, was Masse und Volumen besitzt und Raum einnimmt.

Materielle Systeme

Ein materielles System ist ein abgegrenzter Teil der Materie, der untersucht wird.

• Substanz: Eine Materie von einer bestimmten Art mit spezifischen Eigenschaften.

Chemische Klassifikation

• Verbindungen: Stoffe, die durch chemische Reaktionen in einfachere Substanzen zerlegt werden können (z.B. Wasser).
• Elemente: Stoffe, die nicht in einfachere Substanzen zerlegt werden können (z.B. Sauerstoff).

Bausteine der Materie

• Atome: Die kleinsten Bausteine der Materie, die die chemischen Eigenschaften eines Elements bestimmen.
• Moleküle: Eine Gruppe von zwei oder mehr Atomen, die chemisch miteinander verbunden sind.
• Amorphe Stoffe (z.B. Glas): Stoffe, bei denen die Atome oder Moleküle keine regelmäßige, geordnete Struktur aufweisen.

Bewegung: Beschreibung und Arten

Bewegung beschreibt die Änderung der Position eines Körpers über die Zeit.

Bahn

Die Bahn ist der Weg, den ein Körper während seiner Bewegung zurücklegt.

• Geradlinige Bahn: Bewegung entlang einer geraden Linie.
• Kurvenförmige Bahn: Bewegung entlang einer gekrümmten Linie.

Verschiebung

Die Verschiebung ist die Änderung der Position von der Anfangs- zur Endposition, unabhängig vom zurückgelegten Weg.

Geschwindigkeit

Die Geschwindigkeit ist die Rate der Positionsänderung.

• Momentangeschwindigkeit: Die Geschwindigkeit zu einem bestimmten Zeitpunkt.
• Durchschnittsgeschwindigkeit: Das Verhältnis von zurückgelegtem Weg zu benötigter Zeit.

Arten der Bewegung nach Geschwindigkeit

• Gleichförmige Bewegung: Die Geschwindigkeit ist konstant.
• Beschleunigte Bewegung: Die Geschwindigkeit ändert sich (nimmt zu oder ab).

Beschleunigung

Beschleunigung ist die Rate der Geschwindigkeitsänderung über die Zeit.

Kraft: Wechselwirkungen und Formeln

Kraft ist eine Wechselwirkung zwischen zwei Körpern, die eine Änderung ihres Bewegungszustandes bewirken kann.

Arten von Kräften

• Kontaktkräfte: Kräfte, die durch direkten Kontakt zwischen Körpern wirken (z.B. Reibung, Stoß).
• Fernkräfte: Kräfte, die ohne direkten Kontakt wirken (z.B. Gravitation, elektrische Kraft).

Grundlegende Formel

Die Beziehung zwischen Kraft (F), Masse (m) und Beschleunigung (a) wird durch Newtons zweites Gesetz beschrieben:

F = m * a