Physik I - Wissensfragen Flashcards
Nenne die drei Newton’schen Gesetze
- Newton’sches Gesetz (Trägheitsprinzip)
Jeder Körper verharrt im Zustand der Ruhe oder gleichförmig geradliniger Bewegung, solange keine Kraft auf ihn wirkt. - Newton’sches Gesetz (Aktionsprinzip)
Wirkt auf einen Körper eine Kraft, so wird er in Richtung der Kraft beschleunigt.
Die Beschleunigung ist der Kraft direkt, der Masse des Körpers umgekehrt proportional. ( F = ma ) - Newton’sches Gesetz (Reaktionsprinzip)
Besteht zwischen zwei Körpern A und B eine Kraftwirkung, so ist die Kraft, welche von A auf B ausgeübt wird, der Kraft , die B auf A ausübt entgegengesetzt gleich.
(“Actio = Reactio”)
http://people.physik.hu-berlin.de/~mitdank/dist/scriptenm/newtonax.htm
Was ist der Unterschied zwischen Genauigkeit und Präzision?
Genauigkeit bestimmt, wie nah der Wert an dem realen Wert ist. Präzision definiert, wie reproduzierbar die Messung ist.
Beispiel Bogenschiessen:
Genauigkeit: Wie nah ist der Pfeil am Mittelpunkt?
Präzision: Sind alle Pfeile in einem kleinen Bereich?
Wie heißt das ”wichtigste” thermodynamische Potential bei einem adiabatischen isochoren Prozess?
In der Thermodynamik werden verschiedene thermodynamische Potenziale verwendet, um unterschiedliche Arten von thermodynamischen Prozessen zu beschreiben. Bei einem adiabatischen isochoren Prozess ist das Volumen konstant, so dass die Arbeit, die an oder durch das System verrichtet wird, gleich Null ist. Unter diesen Bedingungen ist die Änderung der inneren Energie gleich der Wärme, die dem System zugeführt oder entnommen wird, und somit ist die innere Energie das wichtigste thermodynamische Potenzial.
Nenne die drei verschiedenen Fälle bei einer gedämpften Schwingung.
Unterdämpfte Oszillation: In diesem Fall ist die Dämpfungskraft nicht stark genug, um die Schwingung vollständig zu stoppen, und die Amplitude der Schwingung nimmt mit der Zeit ab, während sie sich ihrem Endwert nähert. Die Oszillation ist langsamer und von längerer Dauer als eine ungedämpfte Oszillation.
Kritisch gedämpfte Oszillation: In diesem Fall ist die Dämpfungskraft gerade stark genug, um die Oszillation in der kürzest möglichen Zeit auf ihren Endwert zu bringen, ohne dass der Endwert überschritten wird. Die Oszillation ist schneller als eine unterdämpfte Oszillation, oszilliert aber nicht.
Überdämpfte Oszillation: In diesem Fall ist die Dämpfungskraft zu stark, und die Oszillation stirbt ab, ohne ihren Endwert zu erreichen. Die Oszillation ist langsamer und braucht länger, um ihren Endwert zu erreichen als eine kritisch gedämpfte Oszillation.
Was ist der Unterschied zwischen einer Welle und einer Schwingung? Gehe dabei auf den Begriff der Periodizität ein!
Der Unterschied zwischen einer Welle und einer Schwingung besteht darin, dass eine Schwingung eine periodische Bewegung eines Objekts oder Systems ist, während eine Welle eine Störung ist, die sich durch ein Medium ausbreitet. Beide haben eine Periodizität, aber die Periodizität einer Welle ist durch ihre Wellenlänge und Frequenz gekennzeichnet, während die Periodizität einer Oszillation durch die Schwingungsdauer gekennzeichnet ist.
Ein Zylinder und ein Hohlzylinder rollen einen Hang hinab. Welcher der beiden kommt zuerst unten an?
Aufgrund des Prinzips der Energieerhaltung muss der Zylinder zuerst das Ende des Hangs erreichen.
Detaillierte Erklärung: https://www.thur.de/philo/tanja/starrkoerp.pdf
Wie lautet die Bernoulli-Gleichung? Nenne alle Summanden!
Wie hängt die viskose Reibungskraft FR (Stokes-Reibung) von der Geschwindigkeit v der
sinkenden Kugel ab?
Die viskose Reibungskraft, auch bekannt als Stokes-Reibung, hängt von der Geschwindigkeit einer sinkenden Kugel in einer Flüssigkeit gemäß der Gleichung ab:
FR = 6πηrv
wobei FR die viskose Reibungskraft, η die Viskosität der Flüssigkeit, r der Radius der Kugel und v ihre Geschwindigkeit ist.
Die Gleichung zeigt, dass die viskose Reibungskraft proportional zur Geschwindigkeit der Kugel ist und die Proportionalitätskonstante 6πηr beträgt. Das bedeutet, dass die Größe der viskosen Reibungskraft mit zunehmender Geschwindigkeit der Kugel linear ansteigt. Die viskose Reibungskraft wirkt in die entgegengesetzte Richtung zur Geschwindigkeit des Balls und bremst ihn ab.
Es ist wichtig zu wissen, dass die viskose Reibungskraft eine dissipative Kraft ist, d.h. sie wandelt einen Teil der kinetischen Energie des Balls in Wärme um. Die Wirkung der viskosen Reibungskraft auf die Geschwindigkeit des Balls ist am größten, wenn die Geschwindigkeit hoch ist, und sie wird weniger wirksam, wenn die Geschwindigkeit abnimmt.
Was ist der Zusammenhang zwischen der Boltzmann-Konstante und der allgemeinen Gaskonstante?
Die Boltzmann-Konstante (k) und die allgemeine Gaskonstante (R) sind durch die folgende Gleichung miteinander verbunden:
k = R/N_A
wobei N_A die Avogadrosche Zahl ist, die die Anzahl der Einheiten (z.B. Atome oder Moleküle) in einem Mol einer Substanz angibt.
Die Boltzmann-Konstante ist eine grundlegende Konstante in der Physik, die die durchschnittliche kinetische Energie eines Gases mit seiner Temperatur in Kelvin in Beziehung setzt. Die allgemeine Gaskonstante (auch bekannt als universelle Gaskonstante) ist eine physikalische Konstante, die im idealen Gasgesetz vorkommt, das Druck, Volumen und Temperatur eines Gases in Beziehung setzt.
Die Beziehung zwischen der Boltzmann-Konstante und der allgemeinen Gaskonstante besteht also darin, dass die Boltzmann-Konstante ein Faktor ist, der die Temperatur eines Gases mit seiner durchschnittlichen kinetischen Energie in Beziehung setzt, während die allgemeine Gaskonstante den Druck, das Volumen und die Temperatur eines Gases in Beziehung setzt. Die allgemeine Gaskonstante erhalten Sie, indem Sie die Boltzmann-Konstante durch die Avogadro-Zahl dividieren, die das Verhältnis zwischen der Energie pro Molekül und der Temperatur eines Gases angibt.
Spezielle Zustandsänderungen eines idealen Gases werden über die Konstanz von
physikalischen Größen definiert.
Vervollständigen Sie, indem Sie jeweils die Bezeichnung dieser physikalischen
Größe einsetzen:
Bei einem isothermen Prozess bleibt …… .
Bei einem isobaren Prozess bleibt ……….
Bei einem isochoren Prozess bleibt ……..
Bei einem adiabatischen Prozess bleibt …
Bei einem isothermen Prozess bleibt die Temperatur konstant.
Bei einem isobaren Prozess bleibt der Druck konstant.
Bei einem isochoren Prozess bleibt das Volumen konstant.
Bei einem adiabatischen Prozess bleibt die interne Energiemenge des Systems konstant.
Was ist die molare Wärmekapazität?
Die molare Wärmekapazität, auch bekannt als molare spezifische Wärmekapazität, ist die Wärmemenge, die erforderlich ist, um die Temperatur eines Mols einer Substanz um ein Grad Celsius (oder Kelvin) zu erhöhen. Sie wird normalerweise in der Einheit Joule pro Mol pro Kelvin (J/mol-K) angegeben. Die molare Wärmekapazität ist ein Maß für die thermische Energie, die erforderlich ist, um die Temperatur einer Substanz zu ändern, und ist eine intrinsische Eigenschaft der Substanz, die von ihrer molekularen Struktur und Bindung abhängt.
Es ist wichtig zu wissen, dass verschiedene Stoffe unterschiedliche molare Wärmekapazitäten haben. Das bedeutet, dass verschiedene Stoffe unterschiedliche Wärmemengen benötigen, um ihre Temperatur um den gleichen Betrag zu erhöhen. So wird beispielsweise weniger Wärme benötigt, um die Temperatur eines Mols eines Gases um ein Grad Celsius zu erhöhen, als um die Temperatur eines Mols eines Festkörpers oder einer Flüssigkeit um die gleiche Menge zu erhöhen.
Wie lauten die Gesetze der Thermodynamik?
Der erste Hauptsatz der Thermodynamik (Energieerhaltungssatz): Dieses Gesetz besagt, dass Energie weder erzeugt noch zerstört werden kann, sondern nur von einer Form in eine andere umgewandelt werden kann. Mit anderen Worten: Die Gesamtenergiemenge in einem geschlossenen System bleibt konstant.
Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik (Gesetz der zunehmenden Entropie): Dieses Gesetz besagt, dass bei jedem thermodynamischen Prozess die Gesamtentropie eines geschlossenen Systems im Laufe der Zeit immer zunimmt, es sei denn, dem System wird eine gleich große Menge an Entropie aus der Umgebung zugeführt. Dieses Gesetz besagt, dass es eine natürliche Tendenz gibt, dass Systeme mit der Zeit immer ungeordneter werden.
Der dritte Hauptsatz der Thermodynamik: Dieses Gesetz besagt, dass sich die Entropie eines Systems einem Mindestwert nähert, wenn sich die Temperatur des Systems dem absoluten Nullpunkt nähert. Das bedeutet, dass es unmöglich ist, die Temperatur des absoluten Nullpunkts in einer endlichen Anzahl von Schritten zu erreichen.
Der nullte Hauptsatz der Thermodynamik: Dieses Gesetz besagt, dass sich zwei Systeme, die sich jeweils im thermischen Gleichgewicht mit einem dritten System befinden, auch im thermischen Gleichgewicht miteinander befinden. Dieses Gesetz liefert eine Definition der Temperatur und des Konzepts des thermischen Gleichgewichts.
Was ist Entropie?
Entropie ist eine thermodynamische Eigenschaft, die das Ausmaß der Unordnung oder des Zufalls in einem System quantifiziert. Sie ist ein Maß für die Menge an Energie in einem System, die nicht zur Verrichtung nützlicher Arbeit zur Verfügung steht.
In der Thermodynamik ist die Entropie definiert als die Wärmemenge, die auf ein System übertragen wird, geteilt durch die Temperatur, bei der die Wärme übertragen wird. Die Entropie eines Systems kann auch als ein Maß für die Anzahl der möglichen Anordnungen der Mikrozustände des Systems betrachtet werden, wobei ein Mikrozustand eine bestimmte Anordnung der Teilchen ist, aus denen das System besteht. Die Entropie eines Systems nimmt mit der Anzahl der möglichen Mikrozustände des Systems zu, was darauf hindeutet, dass das System mit der Zeit immer ungeordneter wird.
Was ist der Adiabatenkoeffizient?
Der Adiabatenkoeffizient, auch bekannt als Adiabatenindex, ist eine dimensionslose Größe, die in der Thermodynamik verwendet wird, um das Verhalten eines Gases unter adiabatischen (oder isentropen) Bedingungen zu beschreiben. Adiabatische Bedingungen beziehen sich auf einen thermodynamischen Prozess, bei dem es keinen Wärmeaustausch mit der Umgebung gibt, so dass die innere Energie des Systems erhalten bleibt.
Der adiabatische Koeffizient ist definiert als das Verhältnis der Wärmekapazität eines Gases bei konstantem Druck zu seiner Wärmekapazität bei konstantem Volumen. Mathematisch lässt er sich wie folgt ausdrücken:
γ = Cp/Cv,
wobei Cp die Wärmekapazität bei konstantem Druck und Cv die Wärmekapazität bei konstantem Volumen ist. Der Wert des adiabatischen Koeffizienten hängt vom thermodynamischen Zustand des Gases ab und liegt bei den üblichen Gasen zwischen 1,0 und 1,67.
Der adiabatische Koeffizient wird in einer Vielzahl von Anwendungen in der Thermodynamik verwendet, darunter die Berechnung adiabatischer Flammentemperaturen, die Analyse der Gaskompression und -expansion in Motoren und die Untersuchung des Verhaltens von Gasen in astronomischen Objekten wie Sternen und Planeten.
