Biologie (Fach) / Physik für BiologInnen (Lektion)
In dieser Lektion befinden sich 72 Karteikarten
Grundlagen der Physik für BiologInnen
Diese Lektion wurde von FrHolle erstellt.
- Konzept einer Kraft - Kraft ist die Fähigkeit etwas zu bewirken. - Als physikalischer Begriff bezeichnet Kraft die Fähigkeit die Bewegung eines Körpers zu ändern ( Richtungsänderung, Beschleunigung, Abbremsung) oder ...
- Arten von Kräften: - elastische Kraft - Reibungskraft - Federkraft - Elektrische Kraft - Schwerkraft (Gravitation)
- Gleichförmige geradlinige Bewegung - Diese Bewegung ist gegeben, wenn in gleichen Zeiten gleiche Wege zurückgelegt werden. - Graphische Darstellung dieser Bewegung im Weg- Zeit Diagramm. (x- Achse: Zeit(t), y- Achse: Weg (s))
- Umrechnung zwischen den gebräuchlichen Geschwindigkeitseinheiten ... 1 km/h = 1000m : 3600s = (1:3,6) m/s = 0,277 m/s
- Beschleunigung - Ändert sich die Geschwindigkeit, so wirkt eine Beschleunigung (bzw. Abbremsung)
- Zusammensetzung von Bewegungen Führt ein körper mehrere Bewegungen aus, so ergibt sich: Gesamtbewegung = Addition der Einzelbewegungen Gesamtweg = vektorielle Addition der einzelnen Wege Gesamtgeschwindigkeit = Addition der einzelnen ...
- vektorielle Addition Also ist (http://www.mathematik-wissen.de/addition_von_vektoren.htm)
- Freier Fall - Bewegung mit konstanter Beschleunigung - Ein frei fallenender Körper wird immer schneller
- Isaac Newton's 1. Axiom (Trägheitsprinzip) Ein Körper verharrt in seinem Zustand der Ruhe oder der gleichförmigen Bewegung, solange die Summe aller auf ihn einwirkenden Kräfte Null ist.
- Trägheit eines Körpers Die Trägheit eines Körpers ist proportional zur Masse Die Trägheit ist eine inhärente (inbegriffen, eingeschlossen) Eigenschaft der Masse das Gewicht ist von der Gravitation abhängig.
- Isaac Newton's 2. Axiom (Aktionsprinzip) Die Änderung der Bewegung einer Masse ist der Einwirkung der bewegenden Kraft proportional und geschieht nach der Richtung derjenigen geraden Linie, nach welcher jene Kraft wirkt.
- Kraft F Kraft ist die Ursache einer Beschleunigung und auch proportional zur Beschleunigung. Auf Galileis Experimenten aufbauend formulierte Newton das Aktionsprinzip Kraft ist unsichtbar, aber man erkennt sie ...
- Isaac Newton's 3. Axiom (Reaktionsprinzip) Die Beobachtung, dass Kräfte immer bei Wechselwirkungen auftreten, bedeutet, dass auch zu jeder Kraft eine Gegenkraft existieren muss. Diese hat Newton folgendermaßen formuliert. Kräfte treten ...
- Schwerkraft Bekannteste Kraft auf unserem Planeten. Frei fallende Körper führen eine gleichmäßig beschleunigte Bewegung aus, mit der ziemlich konstanten Beschleunigung g=9,81 m/s2 Die Beschleunigung ist ...
- Gravitationsgesetz Das Newton´sche Gravitationsgesetz besagt, dass sich die Gravitationskraft F, mit der sich zwei Massen m und M anziehen, proportional zu den Massen beider Körper und umgekehrt proportional zum Quadrat ...
- Kräftezerlegung auf der schiefen Ebene Die Kraft FG ist die Gewichtskraft des Körpers. Diese berechnet sich aus Masse mal Erdbeschleunigung für das Objekt. Die Einheit ist Newton. FA ist die Hangabtriebskraft. Diese entspricht der Kraft, ...
- Arbeit, Energie und Leistung Mechanische Arbeit W wird verrichtet, wenn ein Körper entgegengesetzt zu einer wirkenden Kraft bewegt wird. Also in diesem Fall gilt: ARBEIT = KRAFT* WEG Der Körper hat das Potenzial Arbeit zu verrichten ...
- Leistung Leistung= verrichtete Arbeit/ Zeit Aus dieser Definition kann der bekannte Begriff der Kilowattstunde (kWh) ermittelt werden. Leistung * Zeit= Energie 1kWh= 1000W * 3600s= 3,6 * 106 J=3,6 MJ
- Energieerhaltungssatz Die Gesamtenergie in einem abgeschlossenen System bleibt konstant.
- Drehbewegung (starrer Körper) Die Drehung wird stärker mit zunehmender Kraft F und wenn der Hebelarm r verlängertwird Wir definieren: Drehmoment M= Hebelarm r * Kraft F Die wirkende Kraft F kann in 2 Komponenten zerlegt werden. ...
- Drehung um eine Achse - Winkelgeschwindigkeit - Unter der Winkelgeschwindigkeit versteht man die zeitliche Änderung des Drehwinkels bei einer Rotation - Die Winkelgeschwindigkeit gibt an, wie schnell etwas rotiert. - Winkelgeschwindigkeit ist unabhängig ...
- Reibungskräfte - Schiebt man Körper gegeneinander, so werden unabhängig vom vorliegenden Aggregatzustand, Reibungskräfte wirksam. - äußere Reibung: Reibung zwischen den Außenflächen fester Körper - Innere Reibung: ...
- Elastizität und Festigkeit - Elastische und nichtelastische Deformation - Festigkeit von Stoffen - Tragfähigkeit von Strukturen Jede Krafteinwirkung führt zu einer Deformation des Körpers. (Dehnung, Kompression, Scherung, ...
- Hooke`sches Gesetz Das Hooke`sche Gesetz beschreibt das elastische Verhalten von Festkörpern, deren elastische Veformung linear proportional zur anliegenden Spannung σ ist. D=F/s D= Federkonstante (N/m) F= Kraft (N) ...
- Schweredruck in Flüssigkeiten Dichte= Masse/ Volumen - Der Schweredruck hängt nur von der Höhe der Flüssigkeitssäule und der Dichte ab (linearer Anstieg) - In nach oben göffneten Gefäßen wirkt zusätzlich noch der äußere ...
- Resonanz ist in Physik und Technik das verstärkte Mitschwingen eines schwingungsfähigen Systems. Bei periodischer Anregung muss die Anregungsfrequenz in der Nähe einer Resonanzfrequenz des Systems ...
- Schwebung Als Schwebung bezeichnet man die Resultierende der additiven Überlagerung (Superposition) zweier Schwingungen, die sich in ihrer Frequenz nur wenig voneinander unterscheiden, so dass es zu Interferenz kommt. ...
- Zentrifugalkraft auch Fliehkraft, ist eine Trägheitskraft, die radial von der Rotationsachse nach außen gerichtet ist. Sie wird durch die Trägheit des Körpers verursacht. die Zentrifugalkraft ist diejenige ...
- Bernoullische Gleichung Es besteht das Gesamt- Druckgleichgewicht und Energiegleichgewicht im System. Die geleistete Arbeit beim Strömen ist gleich der kin. Energie der bewegten Wassermenge.
- Stokes Gesetz Die Reibungskraft FStokes, die eine in einer viskosen Flüssigkeit fallende makroskopische Kugel erfährt ist proportional zur Geschwindigkeit v.
- Hagen-Poiseuille`sches Gesetz Daraus resultiert, dass die Geschwindigkeit im Zentrum am höchsten ist und zu den Wänden hin abnimmt. Das Strömungsprofil wird parabolisch - Die Durchflussmenge ist proportional der druckdifferenz ...
- Schwingungen Schwingungen sind zeitlich periodische Prozesse (z.B. Pendel, Molekülschwingung) - Harmonische Schwingungen (ungedämpft) sind zeitlich periodische Prozesse, deren Größe (Auslenkung) z.B. einer Sinusfunktion ...
- Wellen-Ausbreitung von Schwingungen - Wellen sind zeitlich und räumlich periodische Prozesse - Wellen können transversal / longitudinal sein
- Longitudinalwellen Die Schwingung (Störung) des Mediums erfolgt parallel zur Ausbreitungsrichtung. Schall als Druckwelle, in Luft, in Festkörpern(Lärm dringt auch durch Fensterscheiben) oder in Flüssigkeiten (Walgesang). ...
- Transversalwellen Die Schwingung (Störung) des Mediums erfolgt senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. Wasserwellen als Oberflächenwellen. Sie breiten sich waagrecht aus, die Schwingung selbst erfolgt jedoch in der Senkrechten. ...
- Schall - eine mechanische Welle, die durch einen schwingenden Körper erzeugt wird. - Die Moleküle des Mediums (elastisch) werden zum „Mitschwingen“ veranlasst und übertragen die Störung. - Schall breitet ...
- Frequenzbereiche - Infraschall < 16 Hz ; für Menschen nicht hörbar - Hörschall 16 Hz -20 kHz ; ist für Menschen hörbar - Ultraschall 20 kHz -1 GHz; für Menschen nicht hörbar
- Hörprozess Umwandlung mechanischer Energie (Druckänderungen in der Luft) durch Hörvorhang in Signale die im auditiven Hirnbereich verarbeitet werden. Die Hörfläche ist ein Frequenz-und Pegelbereich von Schall, ...
- Beugung von Wellen - Beugung ist die Ablenkung von Wellen um Hindernisse oder Kanten von Öffnungen. - Tritt eine Welle auf eine Öffnung so ergeben die Kugelwellen nach dem Passieren dieser Öffnung je nach ihrer Größe ...
- Geometrische Optik - Die Erfahrung zeigt, dass sich Licht in einem homogenen Medium geradlinig ausbreitet. - An den Grenzschichten zu anderen Medien kann Licht reflektiert, gebrochen oder aufgespalten werden. - Die geometrische ...
- Wirkung eines Hohlspiegels Für die Hauptstrahlen gilt folgendes: Parallelstrahlen gehen durch den Brennpunkt F Brennstahlen werden parallel reflektiert Mittelpunktstrahlen werden in sich reflektiert
- Wellenoptik Die geometrische Optik kann nicht die Erscheinungen wie Interferenz, Beugung oder Streuung erklären. Es sind typische Welleneigenschaften.
- Auflösungsvermögen -Mikroskop Der kleinste noch beobachtbare Abstand zweier Punkte d, nennt man das Auflösungsvermögen. Es ist beschränkt durch die Beugungseffekte. ist gegeben durch : NA –numerische Apertur eines Objektives ...
- Wiensches Verschiebungsgesetz (Wilhelm Wien) - Erhitzt man zunehmend einen Körper, so wird seine Wärmestrahlung immer kurzwelliger und man kann erreichen, dass er sichtbares Licht abstrahlt. - Die Regel, dass die Wellenlänge der Wärmestrahlung ...
- Kirchhoffsches Strahlungsgesetz Nach dem Kirchhoffschen Strahlungsgesetz sind für jeden Körper für jede Wellenlänge das Absorptionsvermögen und das Emissionsvermögen für thermische Strahlung proportional zueinander
- Dispersion des Lichtes - Licht unterschiedlicher Wellenlänge(Farbe) wird unterschiedlich stark gebrochen an der Grenze zweier Medien (z. B. Glas-Luft). - In den üblichen optischen Gläsern wird blaues Licht stärker gebrochen ...
- Thermodynamik - Konzept der Temperatur, - Temperaturmessung und - Wärmeaufnahme von Körper, - Wärmetransport - Umwandlungswärmen - Aggregatzustände vom Wasser - Relative Feuchte
- Temperatur - Entstehung der phänomenologischen Temperaturskalen (Fahrenheit, Reaumur, Celsius) - Sind zwei Körper unterschiedlicher Temperatur in Wärmekontakt, so wird solange Energie vom wärmeren zum kälteren ...
- Nullter Hauptsatz der Thermodynamik: Wenn ein System A sich mit einem System B sowie B sich mit einem System C im thermischen Gleichgewicht befinden, so befindet sich auch A mit C im thermischen Gleichgewicht –das Gleichgewicht ist transitiv. ...
- Physikalischer Nullpunkt physikalischen Nullpunkt – die absolute Temperatur von 0K= -273,16°C