Notizen, Zusammenfassungen, Arbeiten, Prüfungen und Aufgaben für Physik

Die Newtonschen Bewegungsgesetze

Das zweite Newtonsche Gesetz

Das zweite Newtonsche Gesetz besagt: Wenn eine Kraft auf einen Körper wirkt, wird dieser in Richtung der Kraft beschleunigt. Die Beschleunigung ist direkt proportional zur Stärke der Kraft und umgekehrt proportional zur Masse des Körpers:

a = F / m oder F = ma

Das zweite Gesetz ist aufgrund seiner expliziten Formel besonders nützlich, kann aber auch verwirrend sein, insbesondere für Physikstudierende. Das Problem liegt in folgender Überlegung: Eine Formel, in der alle Größen definiert sind, kann verwendet werden, um eine der anderen abzuleiten. Eine Formel, in der eine Größe definiert ist, kann am besten als Definition dienen, indem man diese Größe auf einer Seite des Gleichheitszeichens...

Isaac Newton: Leben und Werk

Isaac Newton wurde im Jahre 1642 geboren, in dem Jahr, in dem auch Galileo starb. Er verbrachte fast alle seine kreativen Jahre an der University of Cambridge in England, zuerst als Student, dann als hoch angesehener Lehrer. Er hat nie geheiratet, und seine Persönlichkeit gibt Gelehrten heute noch Rätsel auf: Er war reserviert, manchmal kryptisch und in persönliche Streitereien mit anderen Gelehrten verwickelt. Er widmete seine Aufmerksamkeit nicht nur der Physik und Mathematik, sondern auch der Religion und Alchemie.

Die einzige Sache, in der sich alle einig sind, ist sein glänzendes Talent. Drei Probleme faszinierten die Wissenschaftler zu Newtons Zeit: die Gesetze der Bewegung, die Gesetze der Planetenbahnen...

Fragen und Antworten zur Photogrammetrie

8. Überdeckung und Flughöhe

Um eine ausreichende Überdeckung bei Luftbildaufnahmen zu gewährleisten, welche der folgenden Aussagen sind richtig?

• Bei konstanter Flughöhe erhöht sich der Wert der photogrammetrischen Basis proportional zur Geländehöhe.
• Hält man den Wert der photogrammetrischen Basis konstant, steigt die Flughöhe proportional zur Geländehöhe.
• Hält man die Flughöhe konstant, sinkt der Abstand zwischen den Fluglinien proportional zur Geländehöhe.
• Hält man den Abstand zwischen den Fluglinien konstant, verringert sich die Höhe des Flugzeugs im Verhältnis zur Geländehöhe.

9. Bildverschiebungen und optische Verzerrungen

Wie ist die Beziehung zwischen Bildverschiebungen durch optische...

Bewegung einer Ladung im elektrischen Feld

1) Wenn sich eine Ladung am Punkt B befindet, besitzt sie ein elektrisches Potential V_B und eine elektrische potentielle Energie U_B, berechnet als U_B = q · V_B.

2) Die Feldlinien zeigen die Region im Raum, in der ein elektrisches Feld existiert. Wenn sich die Ladung Q von A nach B bewegt, nimmt sie je nach Fall unterschiedliche Werte für die potentielle Energie an. Da eine Kraft F (wie in der Abbildung gezeigt) auf die Ladung wirkt und diese einen Weg d zurücklegt, wird Arbeit verrichtet. Es gilt: W = F · d.

3) Wir nehmen an, dass sich die Ladung von Punkt A nach Punkt B entlang eines beliebigen Weges bewegt (siehe gestrichelte Linie in der Abbildung). Das elektrische Feld übt dabei an jedem Punkt...

Kinematik: Die Lehre von der Bewegung

Die Kinematik ist ein Teilgebiet der Physik, das die Bewegung von Objekten untersucht, unabhängig von den Kräften, die diese Bewegung verursachen. Für die Beschreibung einer Bewegung ist immer ein Referenzsystem erforderlich.

Grundlagen der Bewegung: Geschwindigkeit und Beschleunigung

Geschwindigkeit

Durchschnittsgeschwindigkeit (Vektor)

Die Durchschnittsgeschwindigkeit ist ein Vektor, der als Quotient aus dem Verschiebungsvektor und dem betrachteten Zeitintervall definiert wird. Sie wird in Metern pro Sekunde (m/s) gemessen und hat die Richtung der Verschiebung.

Momentangeschwindigkeit (Vektor)

Die Momentangeschwindigkeit ist der Grenzwert der Durchschnittsgeschwindigkeit, wenn das Zeitintervall gegen null...

Physik der Wellen: Schwingungen und Bewegungen

Eine Schwingung (Movement) ist eine oszillierende Bewegung, die eine zentrale Stellung einnimmt; dabei gibt es dieselbe Verschiebung auf beiden Seiten der zentralen Position. Eine Welle überträgt oszillierende Bewegungen oder Vibrationen ohne den Transport von Materie, jedoch wird Energie übertragen.

Eigenschaften und Ausbreitung von Schallwellen

Der Schall ist eine Welle. Klang ist die Ausbreitung von Schwingungen und Energie in einer geraden Linie und in alle Richtungen von der Schallquelle zu den Empfängern. Zu den Schallquellen zählen unter anderem Musikinstrumente. Die Ausbreitung von Schall ist die Übertragung der Schwingungen von Materieteilchen (kinetische Energie), die von Schallquellen...

1.3 Verstärkung von Licht

Alle Laser enthalten eine Substanz, welche die Intensität des Lichts, das durch sie hindurchgeht, erhöhen kann.

Diese Substanz wird als aktives Medium bezeichnet und kann als Feststoff, Flüssigkeit oder Gas vorliegen. Die Art und Weise, in der das aktive Medium die Intensität steigert, wird später im Detail erläutert. Für den Moment nehmen wir an, dass die Lichtverstärkung möglich ist.

In einem YAG-Laser (Nd:YAG) ist das aktive Medium ein Yttrium-Aluminium-Granat-Stab (YAG) mit Neodym-Ionen.

Der Faktor, um den die Lichtintensität im aktiven Medium ansteigt, wird als Gewinn (Gain) bezeichnet. Der Gewinn ist für eine bestimmte Art des Mediums nicht konstant; er hängt von folgenden Faktoren ab:

• der Wellenlänge

Licht und seine Eigenschaften

Arten von Lichtquellen

Tageslicht

Die Sonne ist die natürliche Lichtquelle. Es ist am stärksten zur Mittagszeit und schwächer in der Dämmerung.

Kunstlicht

Künstliche Lichtquellen wie Glühbirnen können stark und konzentriert oder schwach und diffus sein.

Qualitäten des Lichts

Das Erscheinungsbild des Lichts variiert je nach Art (künstlich oder natürlich) und wird maßgeblich von seiner Intensität, Richtung und Qualität beeinflusst.

Lichtrichtung und ihre Wirkung

Die Lichtrichtung beschreibt die Position der Lichtquelle relativ zum beleuchteten Objekt.

Frontallicht

Kommt von vorne und erzeugt eine ruhige, gleichmäßige Ausleuchtung.

Seitenlicht

Kommt von der Seite und betont Texturen, Tiefe und Schatten, was zu mehr...

Wärmestrahlung und das Plancksche Strahlungsgesetz

Als Wärmestrahlung wird die elektromagnetische Strahlung bezeichnet, die ein Körper aufgrund seiner Temperatur aussendet. Zur Untersuchung dieses Phänomens dient das physikalische Modell des schwarzen Körpers. Dieser ist ein ideales System, das in der Lage ist, die gesamte auf ihn treffende Energie in Form von elektromagnetischen Wellen zu absorbieren; er ist somit auch ein idealer Strahler.

Die Strahlung bildet ein kontinuierliches Spektrum, da elektromagnetische Wellen auf allen Frequenzen emittiert werden. Ein weiteres Merkmal der emittierten Energie ist die Existenz einer Frequenz, bei der die Emissionsintensität maximal ist. Die Position dieses Maximums im Spektrum hängt von der Temperatur...

Materialeigenschaften

• Mechanisch: Dichte, Härte, Zähigkeit, Duktilität und Sprödigkeit.
• Thermisch: Schmelztemperatur, Wärmeleitfähigkeit und Wärmeausdehnung.
• Elektromagnetisch: Elektrische Leitfähigkeit.
• Chemisch: Korrosionsbeständigkeit.
• Akustisch: Schallleitfähigkeit.
• Optisch: Farbe, Transparenz, Reflexion und Brechungsindex.

Klassifizierung und Verbundwerkstoffe

Die vier Ebenen der Materialkomplexität sind: Chemische Elemente, chemische Verbindungen, Materialmischungen (Legierungen) und Verbundwerkstoffe. Verbundwerkstoffe bestehen aus zwei oder mehr Materialien mit unterschiedlichen chemischen oder physikalischen Eigenschaften, die zusammen eine Substanz mit neuen, spezifischen Eigenschaften bilden. Beispiele: Sperrholz oder Polyamid....