Grundlegende Formeln und Definitionen der Physik

Geschwindigkeit

V: mittlere Geschwindigkeit

Formeln:
V = s / t
s = V · t
t = s / V

s: Wegstrecke
t: verbrachte Zeit

SI-Einheiten: m/s
Weitere Einheiten: km/h, cm/s

Geschwindigkeit ist der Quotient aus zurückgelegter Wegstrecke und dafür benötigter Zeit.

Hinweis zur Umrechnung: Minuten in Stunden: min / 60

Beschleunigung

a: Beschleunigung

Formeln:
a = (v_f - v₀) / t
v_f = v₀ + a · t
v₀ = v_f - a · t

v_f: Endgeschwindigkeit
v₀: Anfangsgeschwindigkeit
t: Zeit

SI-Einheiten: m/s²

Beschleunigung ist die Änderung der Geschwindigkeit pro Zeiteinheit.

Kräfte

F: Kraft in Newton (N)

Formeln:
F = m · a

m: Masse in kg
a: Beschleunigung in m/s²

(Weitere Formel, z.B. aus Druck):
F = P · A

P: Druck
A: Fläche

SI-Einheiten: Newton (N)

Weitere Einheiten: Kilogramm Kraft (Kp), Pond (p), Dyn (dyn)

Kraft ist eine physikalische Größe, die eine Änderung des Bewegungszustandes eines Körpers bewirkt.

Eigenschaften einer Kraft (als Vektor):

• Betrag
• Richtung
• Orientierung (Sinn)
• Angriffspunkt

Addition von Kräften:

• Zwei Kräfte in die gleiche Richtung: F_R = F₁ + F₂
• Zwei Kräfte mit entgegengesetzter Richtung: F_R = F₁ - F₂
• Zwei senkrechte Kräfte: F_R = √(F₁² + F₂²)

Masse

m: Masse in kg

Formeln:
m = F / a
m = G / g

F: Kraft in Newton (N)
a: Beschleunigung in m/s²
G: Gewicht in Newton (N)
g: Fallbeschleunigung in m/s²

SI-Einheiten: kg

Gewicht

G: Gewicht in Newton (N)

Formel:
G = m · g

m: Masse in kg
g: Fallbeschleunigung (Schwerebeschleunigung) in m/s²

SI-Einheiten: Newton (N)

*Nicht verwechseln mit Masse!*

Gewicht ist die Kraft, mit der ein Körper von einem Himmelskörper (z.B. Erde) angezogen wird.

Druck

P: Druck in Pascal (Pa)

Formel:
P = F / A

F: Kraft in Newton (N)
A: Fläche in m²

SI-Einheiten: Pascal (Pa)

Weitere Einheiten: Millibar (mbar), Hektopascal (hPa)

Druck ist das Verhältnis zwischen der auf eine Fläche wirkenden Kraft und der Größe dieser Fläche.

Energie

Energie ist die Fähigkeit eines Systems, Arbeit zu verrichten oder Zustandsänderungen hervorzurufen.

Arten von Energie:

• Mechanische Energie (kinetische Energie, potenzielle Energie (Gravitation), elastische potenzielle Energie)
• Elektrische Energie
• Elektromagnetische Strahlungsenergie
• Chemische Energie
• Thermische Energie
• Kernenergie (Kernspaltung und Kernfusion)

Arbeit

W: Arbeit

Die Arbeit (W) ist das Produkt aus der auf ein System wirkenden Kraft und dem Weg, den das System in Richtung der Kraft zurücklegt.

Maschine

Eine Maschine ist ein Werkzeug, das die zur Verrichtung von Arbeit erforderliche Anstrengung reduziert oder die Arbeitsverrichtung erleichtert.

Energiequellen

Energiequellen sind natürliche Ressourcen, die vom Menschen genutzt werden können, um Energie zu gewinnen.