Physik für Medieninformatiker (Fach) / Fragenkatalog (Lektion)

Diese Lektion wurde von trustlesseyes erstellt.

Lektion lernen

zurück  |  weiter 1 / 2

• Nennen Sie die SI Einheiten mit deren Größe und Einheit Masse m: Kilogramm Länge l: Meter Zeit t: Sekunden Stromstärke I: Ampere Temperatur T: Kelvin Stoffmenge n: Mol Lichtstärke IV: Candela
• Geben Sie eine physikalische Größe vollständig an. Größe: Masse Größensymbol: m Dimensionssymbol: M Einheit: Kilogramm Einheitenzeichen: kg Def.: Das Kilogramm ist gleich der Masse des internationalen Kilogrammprototyps
• Nennen Sie die vier Grundkräfte der Physik. Gravitationskraft elektromagnetische Kraft schwache Kernkraft starke Kernkraft
• Wie lauten die drei Newton’schen Axiome? Trägheitsprinzip nach Galileo Galilei Aktionsprinzip Reaktionsprinzip
• Erläutern Sie den Kraftbegriff. In welcher Maßeinheit werden Kräfte gemessen? Wie werden Kraftvektoren addiert bzw. in Komponenten zerlegt? Beschreiben Sie die Zerlegung einer Kraft am Beispiel der schiefen Ebene! Welche Arten von Kräften sind Ihnen bekannt? Eine Kraft ist eine Einwirkung, die einen festgehaltenen Körper verformen und einen beweglichen Körper beschleunigen kann.Sie wird in Newton (N = kg*m/s2) angegeben.Kraftvektoren werden komponentenweise addiert und subtrahiert. Komponentenzerlegung findetüber eine Subtraktion statt, bspw.: Hangabtriebskraft FH = Gewichtskraft FG + Normalkraft FN.Arten von Kräften sind: Federkraft, Gewichtskraft, Reibungskräfte, Hangabtriebskraft,Zentrifugalkraft, Zentripetalkraft, Hubkraft
• Nennen und erläutern Sie die 3 Newton‘schen Axiome! Welche Eigenschaften eines Körpers werden durch die Masse charakterisiert? 1. Trägheitsprinzip: Jeder Körper verharrt im Zustand der Ruhe oder geradlinig gleichförmigen Bewegung, solange keine Kraft auf ihn einwirkt. 2. Aktionsprinzip: Wenn eine Kraft auf einen Körper mit der Masse m wirkt, beschleunigt sie ihn F(vektor.) = m · a(vektor.) = m · r(vektor., 2. Ableitung). Und es ändert sich der Impuls p(vektor.) = m · v(vektor.) 3. Reaktionsprinzip: Kräfte treten immer paarweise auf: Wenn Körper A eine Kraft auf Körper B ausübt, wirkt B eine gleich große, entgegengesetzte Kraft auf A aus. F(vektor.)A --> B = -F(vektor.)B --> A Eigenschaften durch Masse: Trägheit, die Eigenschaft, wie groß eine Kraft sein muss, um denKörper auf eine bestimmte Geschwindigkeit zu beschleunigen.
• Wodurch wird die Lage eines Punktes im Raum vektoriell festgelegt? Durch den Ortsvektor, der vom Ursprung des Raumes ausgeht, seinen Betrag und seine dreiKomponenten x, y und z.
• Was ist r(t)? Wie sind Geschwindigkeit und Beschleunigung definiert? r(t) ist die Position eines Massepunkts im 2- oder 3-dimensionalen Raum in Abhängigkeit von der Zeit t (Ortsvektor).Geschwindigkeit v(t) ist die zeitliche Veränderung des Ortsvektors.Beschleunigung a(t) ist die zeitliche Veränderung der Geschwindigkeit.
• Wie sind die momentane und mittlere Geschwindigkeit und momentane und mittlere Beschleunigung definiert? Momentane Beschleunigung bzw. Geschwindigkeit gilt zu einem Zeitpunkt t.Mittlere Beschleunigung bzw. Geschwindigkeit ist der Mittelwert über einen Zeitraum Δt.Formeln v =s/t und a= v/t bei mittel mit Delta
• Was ist ein Massenpunkt? Ein Massenpunkt ist die theoretische Idealisierung eines Körpers, der mit seiner Masse auf seinem Schwerpunkt vereinigt wurde.
• Anzeige
• Skizzieren Sie Weg-Zeit, Geschwindigkeit-Zeit und Beschleunigung-Zeit-Diagramm für einen Bremsvorgang bis zum Stillstand mit konstanter Beschleunigung und der Anfangsgeschwindigkeit v0. s-t: Kurve von links-unten, über links-oben, nach rechts-oben v-t: Gerade von links-oben nach rechts-unten a-t: konstante Gerade von (unter 0) links nach rechts, dann senkrecht Linie zur x-Achse und wieder konstante Gerade auf x-Achse
• Welche Beschleunigung erfährt ein Teilchen, das sich mit der Geschwindigkeit v auf einem Kreis mit dem Radius r bewegt? Radial- oder Zentripetalbeschleunigung: v2/r
• Nennen Sie drei mechanische Energieformen. kinetische Energie potentielle Energie einer Feder Lageenergie
• Wie können Sie die Energie eines Körpers verändern? Indem Arbeit auf einen Körper verrichtet wird. Ich kann seine Lage oder seinen Bewegungszustand ändern. (fallen lassen (Lageenergie wird zu kinetischer Energie))
• Wie muss die Kraft sein, damit das Hook’sche Gesetz gilt? Sie darf nicht so groß sein, dass die Feder beschädigt wird. (Die rücktreibende Kraft einer Feder muss proportional zu ihrer Ausdehnung sein: F(d) ~ s)
• Wie erhält man aus den Größen der Translation die Größen der Rotation? Weg s → s = φ · r; φ = s/r → Drehwinkel φGeschwindigkeit v → v = ω · r; ω = v/r → Winkelgeschwindigkeit ωBeschleunigung a → a = α · r ; α = a/r → Winkelbeschleunigung α
• Wie ist der Impuls eines Teilchens definiert? Der Impuls p ist die Verbindung zwischen der Trägheit eines Teilchens und seiner Kinematik: p =m · v (angegeben in kg · m/s)
• Was versteht man unter einem Kraftstoß? Wie wirkt er sich auf ein Teilchen der Masse m = const. aus? Kraftstoß ist die Wirkung einer Kraft auf einen Körper im Zeitintervall Δt. Dabei ändert sich derImpuls der Kraft. Kraftstos I = F · Δt(Ein Kraftstoß stellt die Wirkung einer Kraft im Zeitintervall Δt = t2 - t1 dar)
• Wann gilt der Impulserhaltungssatz? Der Gesamtimpuls ist konstant, wenn keine Kräfte von außen wirken (abgeschlossenes System). (In einem kräftemäßig abgeschlossenem System bleibt der Gesamtimpuls erhalten.)
• Wie ist die Arbeit W definiert? Eine Kraft F verrichtet Arbeit auf einen Körper, wenn sie dabei seinen Zustand ändert: W = F · s. (Arbeit ist die Energie, die auf mechanischem Weg auf einen Körper übertragen wird.)
• Unter welchen Umständen folgt aus der Definition der Arbeit die spezielle Beziehung W = F(vekt.) ⋅ s(vekt.)? Wenn eine konstante Kraft F auf einen Körper wirkt und ihn auf einer geraden Strecke um ΔsEinheiten verschiebt.
• Wie ist die potentielle Energie im Schwerefeld der Erde definiert? Energie, die in Beschleunigung in Richtung des Erdmittelpunktes umgesetzt werden kann:Epot = V = m · g · h (Erdbeschleunigung g = 9,81 m/s2)
• Was besagt der Energieerhaltungssatz der Mechanik? Wann gilt er, wann kann er also angewendet werden? Energiegehalt in einem abgeschlossenen System ist konstant. Die Gesamtenergie ist also dieSumme aller Teilenergien: E = Ekin + Epot = T + V = const.Kann nur verwendet werden, wenn keine Kräfte von außen auf das System wirken.
• Skizzieren Sie die Vektoren: Ortsvektor, Bahngeschwindigkeit und Winkelgeschwindigkeit einer gleichmäßigen Kreisbewegung. Kreis mit Pfeil nach oben im Mittelpunkt mit Pfeil, der andeutet, dass eine Drehbewegung stattfindet → Winkelgeschw. ω(vekt.); Pfeil vom Mittelpunkt des Kreises zum Rand → Ortsvektor r(vekt.); Pfeil vom Rand nach außen → Bahngeschw. v(vekt.) = ω(vekt.) x r(vekt.)
• Welcher Erhaltungssatz gilt für Stöße der Translation? Der Impulserhaltungssatz.
• Welcher Erhaltungssatz gilt für Stöße der Rotation? Der Drehimpulserhaltungssatz: Der Drehimpuls eines isolierten physikalischen Systems bleibt nach Betrag und Richtung unverändert, egal welche Kräfte und Wechselwirkungen zwischen den Bestandteilen des Systems wirken.
• Was sind vollkommen elastische Stöße? Welche Erhaltungssätze gelten? Kein mechanischer Energieverlust und keine dauerhafte Deformation findet statt. Es gelten Impuls und Energieerhaltungssatz.
• Wie ist der Massenmittelpunkt/Schwerpunkt eines Massenpunktsystems definiert? Der Mittelpunkt aller Massepunkte eines Systems, auf den sich das ganze System reduzieren lässt.
• 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 von außen nicht ersichtlich, aber im Inneren spürbar ist. Bsp: Zentrifugalkraft: Widerstand, den ein Körper einem tatsächlichen, äußeren Einfluss aufgrund seiner Trägheitentgegensetzt.
• Anzeige
• Wie ändert sich die Zentripetalbeschleunigung eines Körpers, der eine Kreisbewegung mit Radius R vollzieht, wenn der Radius anschließend bei gleich bleibender Geschwindigkeit gedrittelt wird? Die Beschleunigung wird verdreifacht. (Kleinerer Radius - größere Beschleunigung)Da: az = v2/r
• Wie ist das Drehmoment definiert? Drehmoment beschreibt die Drehwirkung einer Kraft auf einen (drehbar gelagerten) Körper: M = r x F
• Beschreiben Sie die Radial- und Zentrifugalkraft bei der Drehbewegung! In welche Richtung zeigen diese Kräfte? Radial/Zentripetalkraft: Antreibende Kraft, die den Körper beschleunigt, zeigt nach innenZentrifugalkraft: Ausbrechende Kraft, die Körper auf der Kreisbahn hält, wirkt nach außenBetrag: (m · v2)/r
• Mit welcher Kraft ziehen sich zwei massebehaftete Körper an? Durch welches Gesetz wird diese Kraft beschrieben? Wie groß ist die auf einen Körper auf der Erdoberfläche wirkende Beschleunigung in Abhängigkeit vom jeweiligen Erdradius? Gravitationskraft: F = G · ((m1 · m2)/r2), wird beschrieben durch Newton'sches Gravitationsgesetz.(G ist Gravitationskonstante: 6,67 · 10-11 nm2/kg2, r ist Abstand) Wirkende Beschleunigung ist Erdbeschleunigung: 9,81 m/s2, Beschleunigung sinkt mit zunehmendem Abstand, steigt mit steigender Masse.
• Durch welche Gleichungen werden Federkraft, Haftreibungskraft, Gleitreibungskraft und Rollreibungskraft beschrieben? Federkraft: Fel = -k · s (k - Federkonstante)Haftreibungskraft: Fh = μh · Fn (μ - Reibungskoeffizient, Fn - Normalkraft)Gleitreibungskraft: Fg = μ · FnRollreibungskraft: Fr = cr · Fn (cr - Rollwiderstand)
• Wie sind die physikalischen Größen Arbeit und Leistung definiert? In welchen Maßeinheiten werden sie gemessen? Wann liegen Potentialkräfte (konservative Kräfte) vor? Wann sind Kräfte dissipativ, welche Kräfte zählen zu diesen? Arbeit: Wirkende Kraft F über eine Strecke s, Einheit: J (Joule) = Nm = kg · m2 · s-2 Leistung: Verrichtete Arbeit ΔW im Zeitintervall Δt, Einheit: W (Watt) = Js-1 = kg · m2 · s-3 Potentialkräfte liegen vor, wenn sie innerhalb eines geschlossenen Weges keine Arbeit verrichten. → Aufgewendete Energie wird an anderer Stelle zurückgewonnen - alle Energie bleibt am Ende erhalten Dissipativ sind Kräfte, die Energie an die Umgebung abgeben: Reibungskräfte z. B.
• Was kennzeichnet die potentielle und kinetische Energie eines Körpers oder eines Systems von Körpern? Potentielle Energie bezeichnet Arbeitsfähigkeit aufgrund von gespeicherter Energie (durch Lage,Anspannung, Warme). Kinetische Energie bezeichnet Arbeitsfähigkeit aufgrund von seinerGeschwindigkeit.
• Welche Bewegungsarten kann ein ausgedehnter starrer Körper ausführen? Rotation und Translation.
• Welche Erhaltungssätze gelten beim elastischen und beim unelastischen zentralen Stoß? Welche Geschwindigkeit besitzen zwei kugelförmige Massen nach dem zentralen unelastischen Stoß und wie groß ist der in Verformungsarbeit und/oder Wärmeenergie umgewandelte Energieanteil? Wie groß sind die Geschwindigkeiten von zwei kugelförmigen Massen nach dem zentralen elastischen Stoß? Elastischer zentraler Stoß: Impulssatz und Energiesatz, Geschwindigkeit nach dem Stoß gleich Unelastischer zentraler Stoß: Impulssatz, verringerte Geschwindigkeit, kp wie viel Energie...
• Setzen Sie die Masse, den Impuls, die Kraft und die Erhaltungsätze in Analogie zu den dynamischen Bewegungen der Rotation. Masse → Trägheitstensor Kraft → Drehmoment Impuls → Drehimpuls Impulserhaltungssatz → Drehimpulserhaltungssatz
• Zwei Kugeln gleicher Masse und mit gleich großer aber im Vorzeichen entgegengesetzter Geschwindigkeit stoßen zentral elastisch. Wie sind die Geschwindigkeiten der Kugeln nach dem Stoß? Betrag der Geschwindigkeit bleibt unverändert, aber Richtung ist entgegengesetzt.
• Welcher Körper gleicher Masse hat beim Rotieren um die Symmetrieachse mit konstanter Winkelgeschwindigkeit die größere potentielle Energie: Hohlzylinder oder Vollzylinder? Hohlzylinder.
• Was sind harmonische Schwingungen? Schwingungen, deren Verlauf sich mit einer Sinusfunktion beschreiben lässt: Konstante Periodendauer & Amplituden
• Wie lautet die Schwingungsgleichung für eine freie ungedämpfte Federschwingung? y(t) = y0 · sin(ω(t) + φ(0))
• Wie lautet die Bewegungsgleichung der gedämpften Schwingung und das Weg(Elongation)-Zeit-Gesetz als Lösung dieser Gleichung; wie sind Dämpfungskonstante und Kreisfrequenz definiert? Bewegungsgleichung: m(2. Abl. von)x + d(1. Abl. von)x + kx = 0 (d - Federharte, k - Dämpfungskonstante) Weg(Elongation)-Zeit-Gesetz: x(t) = X1eλ1t + X2eλ2t Kreisfrequenz: ω = √(ω02 - β2) Dämpfungskonstante: Gibt Stärke der Dämpfung an.
• Wie lautet die Bewegungsgleichung der erzwungenen Schwingung und ihre Lösung? Welche Kenntnis besitzen Sie über die Phase der erzwungenen Schwingung im Vergleich zur Erregerschwingung? Bewegungsgleichung: m(2. Abl. von)x + c(1. Abl. von)x + kx = F(t) Lösung: x0(t) = A0e-i(ω0t - φ0)   (A0 - reelle Amplitude, φ0 - Phase) Im Bezug auf die Erregerschwingung kommt es zur Phasenverschiebung.
• Wie nennt man die drei Fälle der gedämpften Schwingung? Wie können Sie unterschieden werden? Schwingfall: Probe schwingt hin und her, bevor sie zum Stillstand kommt. Aperiodischer Grenzfall: Probe geht schnell in Ausgangsposition zurück, ohne hin undherzuschwingen. Kriechfall: Probe kriecht langsam in Ausgangsposition zurück.
• Wie ist das logarithmische Dekrement bei der gedämpften Schwingung definiert und was charakterisiert diese Größe? Erläutern Sie die drei Fälle der gedämpften Schwingung, die in Abhängigkeit von der Größe der Dämpfungskonstanten auftreten! Logarithmisches Dekrement: Λ = ln(xm/xn) = (2π · δ)/(√(ω02- δ2)) = δ · T→ Maß für Dämpfungsverhalten in freischwingenden Schwingungssystemen→ 3 Fälle: Schwingfall, Aperiodischer Grenzfall, Kriechfall
• Was versteht man unter der Resonanz bei der erzwungenen gedämpften Schwingung? Wenn Erregerfrequenz eines schwingenden Körpers gleich der Eigenfrequenz ist, erreichtAmplitude der der Schwingung ein Maximum → Resonanz
• Wie entsteht eine Schwebung? Additive Überlagerung zweier Schwingungen, die sich in Frequenz nur wenig unterscheiden, undeine periodisch zu- und abnehmende Amplitude aufweisen.

zurück  |  weiter 1 / 2