physik (Fach) / Grundlagen (Lektion)

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• Nennen Sie die SI Einheiten mit deren Größe und Einheit Länge Meter [m]; Masse Kilogramm [kg]; Zeit Sekunde [s]; Stromstärke Amper [A]; Temperatur Kelvin [K]; Stoffmenge Mol [mol]; Lichtstärke Candela [cd]
• Nennen Sie die vier Grundkräfte der Physik. Gravitation; elektromagnetische Wechselwirkung; schwache Wechselwirkung; starke Wechselwirkung
• Wie lauten die drei Newton’schen Axiome? Ein Körper verharrt im Zustand der Ruhe oder der gleichförmigen Translation, sofern er nicht durch einwirkende Kräfte zur Änderung seines Zustands gezwungen wird.Die Änderung der Bewegung ist der Einwirkung der bewegenden Kraft proportional und geschieht nach der Richtung derjenigen geraden Linie, nach welcher jene Kraft wirkt. Kräfte treten immer paarweise auf. Übt ein Körper A auf einen anderen Körper B eine Kraft aus (actio), so wirkt eine gleich große, aber entgegen gerichtete Kraft von Körper B auf Körper A (reactio).
• Wodurch wird die Lage eines Punktes im Raum vektoriell festgelegt ? Ortsvektor r
• Was ist r? Wie sind Geschwindigkeit und Beschleunigung definiert? r ist der Ortsvektor.Geschwindigkeit ist die zeitliche Veränderung des Ortsvektors r.Beschleunigung ist die zeitliche Veränderung der Geschwindigkeit.
• Wie ist die momentane und mittlere Geschwindigkeit und Beschleunigung definiert? Die momentane Geschwindigkeit ist die Geschwindigkeit zu einem Zeitpunkt t.Die mittlere Geschwindigkeit ist die durchschnittliche Geschwindigkeit über einen Zeitraum.
• Was ist ein Massenpunkt? Der Massenpunkt wird als Vereinfachung festgelegt als Vereinigung der Masse eines Körpers auf einen Punkt.
• Skizzieren Sie Weg-Zeit, Geschwindigkeit-Zeit und Beschleunigung-Zeit-Diagramm für einen Bremsvorgang bis zum Stillstand mit konstanter Beschleunigung und der Anfangsgeschwindigkeit v0. Strecke x^2Geschwindigkeit mx +bBeschleunigung c
• Welche Beschleunigung erfährt ein Teilchen, das sich mit der Geschwindigkeit v auf einem Kreis mit dem Radius r bewegt? Zentripetalbeschleunigung (Radialbeschleunigung)  v^2/r
• Nennen Sie 3 mechanische Energieformen. Kinetische EnergiePotentielle Energie Rotationsenergie
• Wie können Sie die Energie eines Körpers verändern? z.B. durch einen Impuls
• Wie muss die Kraft sein, damit das Hook’sche Gesetz gilt? Die rücktreibende Kraft einer Feder muss proportional zu ihrer ausdehnung sein.
• Wie erhält man aus den Größen der Translation die Größen der Rotation? s => ω(winkel im Bogenmaß) * r-->v = ω' * r a =  ω'' * r
• Wie ist der Impuls eines Teilchens definiert? p = m * v
• Was versteht man unter einem Kraftstoß? Wie wirkt er sich auf ein Teilchen der Masse m aus? Die Einwirkung einer Kraft in einem Zeitraum.Das Objekt erfährt eine Kraft über einen Zeitraum und ändert seinen Impuls.
• Wann gilt der Impulserhaltungssatz? In einem geschlossenen System, d.h. keine äußeren Kräfte dringen in das System und andersrum.
• Wie ist die Arbeit W definiert? Skalarprodukt aus Kraft und Weg.
• Unter welchen Umständen folgt aus der Definition der Arbeit die spezielle Beziehung W = F ⋅s ? Bei einer konstanten Kraft.
• Wie ist die potentielle Energie im Schwerefeld der Erde definiert ? g = 9,81 m/s^2
• Was besagt der Energieerhaltungssatz der Mechanik? Wann gilt er, wann kann er also angewendet werden? Die Summe der Energie bleibt in einem geschlossen System konstant.Um ihn anwenden zu können muss das zu betrachtende System zumindest annähernd geschlossen sein.
• Skizzieren Sie die Vektoren: Ortsvektor, Bahngeschwindigkeit und Winkelgeschwindigkeit einer gleichmäßigen Kreisbewegung. Ortsvektor 0punkt zum ObjektBahngeschwindigkeit Tangente Objekt an KreisWinkelgeschw. parallel zu z-Achse
• Welcher Erhaltungssatz gilt für Stöße der Translation? Impulserhaltungssatz.
• Welcher Erhaltungssatz gilt für Stöße der Rotation? Drehimpulserhaltungssatz.
• Was sind vollkommen elastische Stöße? Welche Erhaltungssätze gelten? Die gesamte kinetische Energie zweier Körper bleiben beim Stoß erhalten. Impuls- und Energieerhaltungssatz.
• Wie ist der Massenmittelpunkt/Schwerpunkt eines Massenpunktsystems definiert? Der Massenmittelpunkt ist das Mittel aller Massenpunkte eines Körpers.
• Ein Teilchen der Masse m hat die drei Komponenten der Geschwindigkeit vx, vy, vz. Wie groß ist seine kinetische Energie? Ekin= 1/2 * m * (vx²+vy²+vz²)
• Was versteht man unter einer Trägheitskraft? Scheinkraft die für einen außenstehenden Beobachter nicht ersichtlich ist. Für einen Beobachter der sich in dem zu beobachtenden System befindet aber schon. Bsp. Zentrifugalkraft.
• Wie ändert sich die Zentripetalbeschleunigung eines Körpers der eine Kreisbewegung mit Radius R vollzieht, wenn der Radius anschließend bei gleich bleibender Geschwindigkeit gedrittelt wird? Sie verdreifacht sich.
• Wie ist das Drehmoment definiert? M = F · r · sin α
• Setzen Sie die Masse, den Impuls, die Kraft und die Erhaltungsätze in Analogie zu den dynamischen Bewegungen der Rotation. a
• Welcher Körper gleicher Masse hat beim Rotieren um die Symmetrieachse mit konstanter Winkelgeschwindigkeit die größere potentielle Energie: Hohlzylinder oder Vollzylinder? a
• Was sind harmonische Schwingungen? Konstante Periodendauer und konstante Amplituden.
• Wie lautet die Schwingungsgleichung für eine freie ungedämpfte Federschwingung mx'' + cx = 0
• Wie nennt man die drei Fälle der gedämpften Schwingung? Wie können Sie unterschieden werden? Schwingfall: Die Probe schwingt hin und her bevor sie zum Stillstand kommt.Aperiodischer Grenzfall: Die Probe geht schnell in die Ausgangsposition zurück ohne hin und herzuschwingen.Kriechfall: Die Probe "kriecht" langsam in die Ausgangsposition zurück.
• Welche Bewegungsarten kann ein ausgedehnter starrer Körper ausführen? Anders als ein Massenpunkt ohne Ausdehnung der lediglich eine Translation ausfürhen kann, kann ein ausgedehnter Körper auch um einen Punkt oder ein Achse rotieren.
• Was versteht man unter der Resonanz bei der erzwungenen Schwingung? Wenn 2 Körper dieselbe Eigenfrequenz haben jedoch nur einer der beiden in schwingung gebracht wird, so wird der andere "gezwungen" mitzuschwingen, dies nennt man Resonanz. Bsp. Soldaten dürfen auf Brücken nicht im Gleichschritt gehen da man die Eigenfrequenz der Brücke treffen könnte und so Resonanz erzeugen könnte.
• Wie entsteht eine Schwebung? Durch die Überlagerung zweier ähnlicher Schwingungen.
• . Zwei Kugeln gleicher Masse und mit gleichgroßer aber im Vorzeichen entgegengesetzter Geschwindigkeit stoßen zentral elastisch. Wie sind die Geschwindigkeiten der Kugeln nach dem Stoß? Vor Stoß Kugel 1: v; Kugel 2: -v Nach Stoß Kugel 1: -v; Kugel 2: v
• Was sind Transversal- und Longitudinalwellen? Transversal schwingt senkrecht zur Ausbreitungsrichtung. (Stein in Wasser)Longitudinalwellen schwingt in Ausbreitungsrichtung (Schallwellen)
• Wie entsteht eine stehende Welle? Nennen Sie drei Beispiele stehender Wellen wenn zwei entgegengesetzte harmonische Welle gleicher Amplitude und Frequenz überlagert werden.Bsp. Eine Saite, eine Orgelpfeife oder ein Springseil können stehende Wellen erzeugen.
• Wie ist die Wellenfunktion und Wellengleichung einer ebenen Welle definiert? Wellengleichung: k2 = ω2/v2 Wellenfunktion: ψ(r,t) = A0 cos(ωt-kr)
• Wie groß ist die Phasengeschwindigkeit einer gespannten Saite? Wurzel(F/(A*p))
• In einem Gefäß befindet sich ein klarer Glaskörper. Man bedeckt ihn mit einer farblosen Flüssigkeit und mischt dann so viel von einer anderen farblosen Flüssigkeit hinzu, bis der untergetauchte Körper nicht mehr zu sehen ist. Was besteht dann für eine Beziehung zwischen dem Brechungsindex des Glaskörpers und dem des Flüssigkeitsgemisches? Die Brechungszahl ist gleich.
• Was versteht man unter dem Grenzwinkel der Totalreflexion? Der Einfallswinkel bei dem der einfallende Strahl nahezu komplett reflektiert wird, d.h. nichts in das Übergangsmedium hineingebrochen wird
• Wo wird mehr von der einfallenden Energie reflektiert (d. h. wo ist die Reflexion größer) an einem guten Metallspiegel oder bei der Totalreflexion an einer polierten Grenzfläche Glas-Luft? Bei der Totalreflexion. Der Spiegel absorbiert einen kleinen Teil der Lichtenergie.
• Was versteht man unter „Dispersion“? Die Abhängigkeit der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Wellen in einem Medien von der Frequenz.
• Sind Interferenz und Beugung des Lichts voneinander unabhängige Erscheinungen? Nein. Beugung ist eine Konsequenz der Interferenz.
• Skizzieren Sie die Verteilung der Lichtintensität hinter einem schmalen Spalt (b ≈ 1 µm) in einem Schirm, der von monochromatischen ebenen Lichtwellen senkrecht getroffen wird. Neue "Lichtquelle" nach Spalt
• Nennen Sie das Fermat’sche Prinzip. unter allen möglichen Wegen bei der Energieübertragung durch Licht wird stets der Weg eingenommen für den das Licht die kürzeste Zeit benötigt
• Nennen Sie das Huygens-Fresnell’sche Prinzip. Jeder Punkt einer Wellenfront kann als Ausgangspunkt von Elementarwellen (Kreis- bzw. Kugelwellen) angesehen werden, die sich mit gleicher Geschwindigkeit und Frequenz wie die ursprüngliche Welle ausbreiten.Die Einhüllende der Elementarwellen ergibt die neue Wellenfront.

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