Technische Physik

Translation ist eine geradlinige Bewegung im Raum von einem Punkt zum anderen

Ursache von Translationsbewegungen sind Kräft.

ohne äußere Krafteinwirung verharrt ein Körper im Zustand der Ruhe oder geradeliniger Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit

-> Kräfte sind die Ursache jeder Änderung eines Bewegungszustandes

Kraft bewirkt die Änderung eines Impulses F = (m*v)/t

bei konstanter Masse gilt F = m*a

das Verhältnis der wirkenden Kraft zur erzielten Beschleunigung ist konstant m = F/a

Masse nimmt bei großen Geschwindigkeiten zu (relativische Massezunahme)

jede Kraft besitzt eine Gegenkrft (Reaktionskraft) von gleichen Betrag, die aber entgegengesetzt gerichtet ist

• Gleichförmige Bewegung

• Bewegung mit konstanter Beschleunigung

• Freier Fall

• Senkrechter Wurf

• Waagerechter Wurf

• Schiefer Wurf

• ist Integral der Kraft über die Zeit und somit auch die Masse*Geschwindigkeit

• wirken auf ein System keine äußeren Kräfte ein, dann bleibt der Gesamtimpuls erhalten (Impuls vorher = Impuls nachher)

Verschriebt eine Kraft einen Körper F auf einem bestimmten Weg s, dann verrichtet sie am Körper Arbeit W

dabei müssen Kraft und Weg in der gleichen Richtung liegen (W = Nm = J)

jede an einem Körper verrichtete Arbeit vergrößert dessen Energie und versetzt ihn in die Lage, Arbeit zu verrichten

(Energieerhaltungssatz: Summe aller Enegien ist konstant)

Leistung ist die in einer bestimmten Zeit t verrichtete Arbeit W

P=W/t oder P =F*v

(P = J/s = kgm^2)

unter Wirkungsgrad 𝜂 versteht man das Verhältnis der abgegebenen Leistung (Nutzarbeit) zur zugeführten Leistung (Gesamtarbeit)

Ein W.g. ist durch den Energieerhaltungssatz immer kleiner 1

Ist der Wirkungsgrad = 1 liegt ein Perpetuumobile vor, welches aber nut im Vakuum funktioniert

Wirkungsgrade über 1 nur durch Verdichtungsprozesse erreicht werden, dieser Wert nennt sich dann Leistungskennzahl (Klimaanlage, Kühlschrank)

Die Rotation ist eine Drehbewegung um eine feste Achse

Ursache von Rot.bewegungen sind Drehmomente

ist das Vektorprodukt aud Rasius und Kraft

-> M=Kraft*Hebelarm

Die Ursache der Kreisbahn eines Körpers ist die Zentripetalkraft (ein zum Zentrum strebende Kraft)

Die Zentriefigalkraft (Fliekraft) ist die Trägheitskraft, die von Zentrum weggerichtet ist.

Der Massenträgheitsmoment J ist das Verhältnis von wirkendem Drehmoment M zur erzielten Winkelbeschleunigung α. (J=M/α)

Es entspricht der Masse m bei der Translation

Die Gravitationskraft ist die Anziehungskraft zwischen zwei Körpern der Masse m1 und m2 im Abstand r

1. Planeten bewegen sich auf Ellipsen, in deren Brennpunkt die Sonne steht.

2. Die Verbindungsgerade Sonne-Planet überstreicht in gleichen Zeiten gleiche Flächen.

3. Die Quadrate der Umlaufzeiten der Planeten (T) verhalten sich wie die Kuben der großen Halbachsen (r) ihrer Bahn um die Sonne:

   r^3 / T^2 = konstant

• Bei Schwingungen wird Energie periodisch hin-und her bewegt.

• Unterschieden wird zwischen mechanischen und elektrischen Energien, die aufgebracht werden. Arten:

  • freie Schwingung: ohne äußere Beeinflussung

  • erzwungene Schwingung: von außen periodisch erzwungen

  • ungedämpfte Schwingung: reibungsfrei

  • gedämpfte Schwingung: Reibungskräfte behindern die Schwingung

Prinzip der ungestörten Überlagerung (Superposition).

Alle Schwingungen überlagern sich ungestört, d.h. ohne sich gegenseitig zu beeinflussen.

• Eine Welle ist ein Schwingungsvorgang in einem ausgedehnten Medium, das aus einer Vielzahl gekoppelter Teilchen besteht.

• Es entstehen Quer- und Längswellen.

• Wellenlänge ist der Abstand zweier benachbarter Teilchen im gleichen Schwingungszustand zueinander.

Gegenstand der Akustik sind Druckschwankungen (Druckwellen) in Festkörpern, Flüssigkeiten und Gasen. Der Mensch hört Frequenzen von 16Hz bis 20.000Hz. Tiefere Frequenzen sind Infraschall und höhere sind Ultraschall.

Bewegen sich Schallwellen von Sender und Empfänger relativ zueinander, so nimmt der Empfänger eine andere Frequenz wahr, als der Sender ausgestrahlt hat.

• Die Optik beschreibt die Phänomene des sich ausbreitenden Lichts.

• Die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist immer konstant und beträgt ca. 300.000 km/s.

• Licht ist eine transversale elektromagnetische Welle.

• Der sichtbare Bereich liegt zwischen den Wellenlängen von 380 – 780nm

Thermodynamik befasst sich mit Wärmeerscheinungen und Energieumwandlungen. Wichtige Größe Temperatur, Volumen, Druck

Hydro: Transport von Flüssigkeiten

Aero: Bewegung von Gasen

• mit Reibung (Energieerhaltungssatz greift)

• ohne Reibung

  • laminare Strömung (keine Vermischung der Flüssigkeiten oder Gase)

  • turbulente Strömung (Vermischung der Fl. bzw. G.)

Reflexionsgesetz:

• an der Grenzflächer zwischer Medien wird das Licht zurückgeworfen (reflektiert)

• Einfallswinkel = Ausfallswinkel

• Einfallswinkel, Lot und Ausfallswinkel liegen auf einer Ebene

Brechungsgesetz:

• an der Grenzflächer zweier Medien tritt Licht mit einem Teil seiner Energie in anderer Richtung in das neue Medium über (es wird gebrochen)

Totalreflexion:

• beim Übergang von einem dichteren in ein dünneres Medium wird ab dem Grenzwinkel der Totalreflexion der Lichtstrahl immer in das dichterer Medium reflektiert

• Reflaktometer: Bestimmen der Brechzahl

• Glasfaseroptik: Licht mit T.r. in Lichtwellenleitern geleitet

bei Durchgang durch ein Prisma wird das Licht in seine Spektralfarben zerlegt: rot, orange, gelb, grün, blau, violett

Die Spektralfarben sind nicht weiter zerlegbar

Nullter Hauptsatz:

Aussage über das thermische Gleichgewicht

Erster Hauptsatz oder auch Energieerhaltunugssatz:

Aussage zur Energieerhaltung: Energie kann weder erzeugt noch vernichtet werden - sie kann lediglich zwischen 2 verschiedenen Erscheinungsformen umgewandelt werden

Zweiter Hauptsatz:

Aussage zur begrenzten Umwandelbarkeit von Energieformen: Irreversibilität (Unumkehrbarkeit) und Richtung von natürlichen Prozessen und welche Umwandlungsprozesse überhaupt möglich sind

Dritter Hauptsatz:

Aussage zur Nichterreichbarkeit des absoluten thermischen Nullpunktes

• ein Prozess der nach einer Reihe von Zustandsändrungen den Anfangszustand wieder erreicht

• im p,v-Diagramm ergibt sich ein geschlossener Kurvenzug

• Interpretation:

  • Fläche zwischen Kurvenstücken 1-2-3 und der Abzisse beschreibt die bei der Expansion verrichtete mach. Arbeit

  • Kurvenstücke 3-4-1 ist ein Maß für die bei der Kompression zugeführte mech. Arbeit

  • Differenz beider Kurvenstücke = insgesamt abgegeb. Arbeit

• befasst sich mit den physikalischen Eigenschaften

• zwischen den Atomen und Molekülen fester Körper wirken Anziehungs- und Abstoßkräfte

  • es ergeben sich verschiedene Arten von Bindungen

Arten der Kristallgitter: