Physik

Arbeit beschreibt die Energiemenge, die auf einen Körper übertragen wird. Dies kann in Form von kinetischer, potenzieller, thermischer, elektrischer oder chemischer Energie erfolgen.

Die Leistung (P) in Watt (W) beschreibt, wie viel Arbeit (∆W) pro einem Zeitraum (∆t) verrichtet wird bzw. wie hoch die in dieser Zeit aufgebrachte Energie (∆E) ist.

jene Kraft, die einen Körper, der sich in einem Schwerefeld befindet (z.B. Gravitation der Erde) und von einem flüssigen (z.B. Wasser) oder gasförmigen Medium umgeben ist, in Richtung Oberfläche drückt. Sie wirkt also der Gewichtskraft des Körpers entgegen.

• beschreibt das Strömungsverhalten von nicht komprimierbaren Flüssigkeiten und näherungsweise Gasen

• Strömungsvolumen pro Zeiteinheit (Q) konstant ist.

• Daraus folgt, dass bei Verkleinerung des Rohrdurchmessers (A) auch die Fließgeschwindigkeit (v) ansteigen muss. Durchmesser und Geschwindigkeit sind also umgekehrt proportional zueinander

Isobar -konst druck und teilchen

isochor - konst. volumen und teilchen

isotherme - konst temp und teilchen

Darunter versteht man Größen, zu deren Beschreibung keine Richtungsangabe notwendig ist, auch sind sie nicht von der Lage im Raum abhängig.

• Energie

• Masse

• Temperatur

• Druck

• Dichte

Zu dieser Gruppe gehören alle Größen, die richtungsabhängig sind und somit mithilfe eines Vektors beschrieben werden können.

• Geschwindigkeit

• Kraft

• Impuls

• Das offene System kann Materie und Energie mit seiner Umgebung austauschen.

• Das geschlossene System kann nur Energie mit seiner Umgebung austauschen.

• Das abgeschlossene System kann weder Materie noch Energie mit seiner Umgebung austauschen.

• 3d: X, Y,Z- Achse je drei Freiheitsgrade für Rotation und Translation, es gilt also f = 6.

• 2d: X,Y-Achse nur einen Freiheitsgrad der Rotation und zwei Freiheitsgrade der Translation. Es liegt also ein Freiheitsgrad von f = 3 vor.  

Der Gesamtimpuls vor und nach dem Stoß muss gleich sein. Trifft also Körper a auf Körper b, so muss die Summe der Impulse beider Körper vor und nach dem Stoß gleich sein.

Die Summe der Energie in einem abgeschlossenen System muss immer gleich bleiben. Die Art der Energie kann zwar umgewandelt werden, es geht aber keine Energie verloren.

die gesamte Energie in Form von kinetischer Energie übertragen

1. Sind die Massen der beiden Körper gleich groß (m1 = m2), so wird Körper 1 nach dem Stoß die Geschwindigkeit haben, die Körper 2 vor dem Stoß hatte und umgekehrt.  Es gilt also: v´1 = v2 und v´2 = v1

2. Trifft Körper 1 mit ungleich niedrigerer Masse auf Körper 2 (m1 << m2), so geht die Geschwindigkeit von Körper 1 gegen null, während sich die Geschwindigkeit von Körper 2 kaum verändert.   Es gilt also: v´1 ~ 0 und v2 ~ v´2.

Energie zwischen den Stoßpartnern nicht nur in Form von kinetischer Energie übertragen, sondern auch in Wärme umgewandelt und zur Deformierung der beteiligten Körper genutzt. Dabei wird die gespeicherte Energie des gestoßenen Körpers erhöht. Nach dem Stoß besitzen beide Körper die gleiche Geschwindigkeit und Richtung.

Wenn beide Körper die gleiche Masse haben (m1 = m2) und Körper 1 die Geschwindigkeit v1 = 0 aufweist, haben beide Körper nach dem Stoß die halbe Geschwindigkeit, die Körper 2 vor dem Stoß hatte.

Die Haftreibung ist grundsätzlich die größte der Reibungsarten. Sie ist sozusagen die erste große Hürde, die überwunden werden muss, um einen Körper in Bewegung zu versetzen

Die Gleitreibung tritt auf, sobald die Haftreibung überwunden ist und an der Kontaktfläche eine Verschiebung auftritt. Dabei muss das Auftreten von Haftreibung und Gleitreibung aber nicht immer streng getrennt erfolgen.

Die Rollreibung tritt als Widerstand eines rollenden Körpers auf. Sie hat die Eigenschaft, dass der Reibungskoeffizient, hier auch Rollwiderstandskoeffizient genannt, deutlich geringer ist, als jener, der bei Gleit- und Haftreibung auftritt. Dies ist auch der Grund, warum Kugellager so gerne eingesetzt werden, um den Reibungswiderstand zu minimieren.

Wasser erreicht seine maximale Dichte bei 4°C.

Senkt man die Temperatur unter diesen Wert, so verringert sich auch die Dichte des Wassers. Das Volumen nimmt also zu bei konstanter Masse

Welcher dieser Zustände eintritt, ist vom Verhältnis der Dichte des Körpers (ρK) und der Dichte des verdrängten Mediums (ρM) abhängig.

• Schwimmen: ρK < ρM

• Schweben: ρK = ρM

• Sinken: ρK > ρM

Handelt es sich bei dem beobachteten Objekt um einen Körper gefüllt mit Gas, beispielsweise einen Heliumballon, der umgeben ist von einem dichteren Medium (z.B. Luft), so wird dieser Köper aufsteigen. Mit zunehmender Höher nimmt auch der Umgebungsdruck und die Dichte des umgebenden Mediums ab, wodurch sich der gasgefüllte Ballon ausdehnt.

• sagt aus, dass die Summe von Staudruck, hydrodynamischen Druck und Schweredruck konstant ist.

• Die wirklich interessante Aussage daran ist, dass der Druck (p) auf das Rohr mit steigender Fließgeschwindigkeit (v) abnimmt.

• Die Erregerfrequenz ist die Frequenz, mit der eine Schwingung angeregt wird.

• Die Eigenfrequenz ist jene Frequenz, mit der ein System (z. B. ein Pendel) schwingt, wenn keine äußeren Einflüsse wirken.

• Die Phasenverschiebung kann für zwei periodische Vorgänge (z. B. Schwingungen) bestimmt werden, wenn beide Periodendauern zwar gleich sind oder eine ein Vielfaches der anderen beträgt. Ist dies gegeben, so beschreibt sie die Abweichung des Zeitpunktes der Nulldurchgänge bezogen auf den Einheitskreis. Eine genaue Erklärung findest du im Mathematik-Teil Kapitel 5.2 Winkelfunktionen.

Wird eine Schwingung mit einer deutlich langsameren Frequenz erregt als ihre Eigenfrequenz, so haben Erregung und Schwingung etwa die gleiche Amplitude. Die Phasenverschiebung geht gegen null.

• Schwingung mit der Eigenfrequenz erregt kommt es zur Resonanz. Immer mehr Energie vom schwingenden System aufgenommen und die Amplitude der Schwingung ist deutlich größer als die der Erregung.'

• Nicht ausreichend gedämpft kommt es zur Resonanzkatastrophe kommen, bei der das System zerstört wird, da es mit einer Amplitude schwingen will, die nichtmehr ausführbar ist. 

• Die Erregung ist dem schwingenden System dabei mit einer Phasenverschiebung von 𝜋/2 also 90° voraus. Dies kann man am mittleren Pendel beobachten.

• Steigt die Erregerfrequenz deutlich über die Eigenfrequenz der Schwingung, so wird die Amplitude des schwingenden Systems immer niedriger. Dabei kommt es zu einer Phasenverschiebung von etwa π, also 180°. Einfacher ausgedrückt könnte man auch sagen, die beiden Systeme schwingen gegengleich. Dies stellt das rechte Pendel dar.

• Darunter fallen alle Wellen, die parallel zur Ausbreitungsrichtung schwingen. Ein klassisches Beispiel dafür sind Druckwellen (z. B. Schallwellen), bei denen es zu einer sich ausbreitenden Verdichtung eines Mediums kommt.

• Transversalwellen sind Wellen, deren Auslenkung quer zur Ausbreitungsrichtung stattfindet. Dies trifft auf elektromagnetische Wellen zu.

Dieses besagt, dass jeder Punkt einer Wellenfront wieder der Ursprung einer Elementarwelle sein kann. Mit diesem Gesetz kann man jedoch nicht nur einzelne Elementarwellen beschreiben, sondern auch die Brechung und Beugung dieser Wellen.

Eine Elementarwelle ist eine Welle mit kreisförmiger oder kugelförmiger Ausbreitung, vergleichbar mit der Wellenausbreitung auf einer Wasseroberfläche bei einem punktuellen Auslöser (z.B. Wassertropfen).

überlagern sich Wellen, die zu diesem Zeitpunkt eine Auslenkung in entgegensetzte Richtung haben. Somit entsteht eine Welle, deren Amplitude der Differenz der beiden vorherigen entspricht.

spricht man, wenn sich zwei Wellen, die eine Auslenkung in die gleiche Richtung haben, überlagern. In diesem Fall addieren sich die Amplituden

• entsteht aufgrund von Interferenz

• Wellen überlagern sich, dass die Knotenpunkte (also die Stellen ohne Auslenkung) immer in Ruhe bleiben. Somit muss zu jedem Zeitpunkt die Summe der sich überlagernden Wellen an diesen Stellen null betragen. Dies wird erreicht, indem sich zwei entgegengerichtete Wellen mit gleicher Frequenz und Amplitude überlagern. Dies geschieht oft durch Reflexion einer Welle.