Physikformelsammlung des Physik-LK 2004/2005 an der Gutenbergschule Wiesbaden
H I N W E I S: Bitte nichts ändern! Fehlermeldungen und Änderungsvorschläge bitte auf der Disskussionsseite!! Danke! --Philipp Schneider 12:10, 19. Jan 2005 (CET)
Mechanik
Gleichförmige Bewegung
![{\displaystyle s=v\cdot t\qquad \left[\,s\,\right]=m={m \over sec}\cdot sec\qquad Strecke=Geschwindigkeit\cdot Zeit}](/media/api/rest_v1/media/math/render/svg/61822fc1af4930ce1b612064f98c9b239e8d3f82)


Gleichmäßig beschleunigte Bewegung
Fehler beim Parsen (SVG (MathML kann über ein Browser-Plugin aktiviert werden): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „http://localhost:6011/de.wikipedia.org/v1/“:): {\displaystyle s = {1 \over 2} \cdot a \cdot t^2 \qquad \left[\, s \,\right] = m = {m \over sec^2} \cdot sec^2 \qquad Strecke = {1 \over 2} \cdot Beschleunigung \cdot sec^2}
![{\displaystyle v=a\cdot t\qquad \left[\,v\,\right]={m \over s}={m \over s^{2}}\cdot s\qquad Geschwindigkeit=Beschleunigung\cdot Zeit}](/media/api/rest_v1/media/math/render/svg/d0f9ed5f2f995995e6bc39c0a27b3aa386ca0988)
![{\displaystyle F=m\cdot a\qquad \left[\,F\,\right]=N=kg\cdot {m \over sec^{2}}\qquad Kraft=Masse\cdot Beschleunigung}](/media/api/rest_v1/media/math/render/svg/4faa3eb2c16d619e1935fcf4b8e63e12e58e96ef)



Energetik
Potentielle Energie
Kinetische Energie
Spannenergie
![{\displaystyle E_{Spann}={1 \over 2}\cdot D\cdot s^{2}\quad \left[\,E_{Spann}\,\right]=J={N \over m}\cdot m^{2}\quad En.={1 \over 2}\cdot Federkonst.\cdot Strecke^{2}}](/media/api/rest_v1/media/math/render/svg/ad4e0edb84761fc8e02544b283c5f2d6fecaaad7)
Impuls
![{\displaystyle {\overrightarrow {p}}=m\cdot {\overrightarrow {v}}\qquad \left[\,p\,\right]=kg\cdot {m \over sec}\qquad Impuls=Masse\cdot Geschwindigkeit}](/media/api/rest_v1/media/math/render/svg/2656602ebefb2882d91a254e6a6881337ab8c9ad)
Es gilt die Impulserhaltung! Ohne Reibung bleibt der Impuls vollständig erhalten!
Kreisbewegungen
Zentrifugal-/Zentralkraft
![{\displaystyle F_{Z}=m\cdot r\cdot \omega ^{2}={m\cdot v^{2} \over r}\quad \left[\,F_{Z}\,\right]=N={kg\cdot \left({m \over sec}\right)^{2} \over m}\quad Kraft={Masse\cdot Geschw.^{2} \over Radius}}](/media/api/rest_v1/media/math/render/svg/c45b025c97af2b27d8620e296673b9ee95ef9b45)
Drehimpuls
![{\displaystyle L=r\cdot p_{\bot }\qquad \left[\,L\,\right]=m\cdot {kg\cdot m \over sec}=J\cdot sec\qquad Drehimpuls=Radius\cdot Senkr.Impuls}](/media/api/rest_v1/media/math/render/svg/d14bb0762a4a8ac8caef6c05a859d93499be3969)
![{\displaystyle L=r\cdot \cdot m\cdot v\qquad \left[\,L\,\right]=m\cdot kg\cdot {m \over sec}=Nm\cdot sec=J\cdot sec}](/media/api/rest_v1/media/math/render/svg/290972d4ece88a4e18eff8a0b1773f80fb9182c3)
Elektrizität
![{\displaystyle I_{=}={Q \over t}\qquad \left[\,I_{=}\,\right]={Coul \over sec}\qquad Strom={Ladung \over Zeit}}](/media/api/rest_v1/media/math/render/svg/84bcb896edcaf98b12c6c5b883c0a682909730b8)




Coulombkraft
E-Feld in Plattenkondensator
Fehler beim Parsen (SVG (MathML kann über ein Browser-Plugin aktiviert werden): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „http://localhost:6011/de.wikipedia.org/v1/“:): {\displaystyle E = {U \over s} \qquad \left[\, E \,\right] = {N \over coul} = {V \over m} \qquad Elektr. Feld = {Spannung \over Plattenabst.}}
Elektrische Feldkraft im Plattenkondensator
Kondensator
Flächenladungsdichte
Kapazität
Plattenkondensator
Entladung

a muss kondensatorspezifisch berechnet werden:
Un sind Werte zu verschiedenen Zeiten, die alle den selben Zeitabstand voneinander haben müssen
Energie
Parallelschaltung
Reihenschaltung
Induktion
![{\displaystyle U_{Ind}=-n\cdot {\dot {\Phi }}\qquad \left[\,U_{Ind}\,\right]=V\qquad Indunktion=-Windugszahl\cdot {\dot {\Phi }}}](/media/api/rest_v1/media/math/render/svg/6bf0a9e69d09cd09e2de010a717f48ab9a6b6e4d)
![{\displaystyle \Phi =A\cdot B\qquad \left[\,\Phi \,\right]=m^{2}\cdot T\qquad Spulenquerschnittsflaeche\cdot Magnetfeld}](/media/api/rest_v1/media/math/render/svg/50c9678bba45f1d5a25d7d407791df41f480a8d3)
Selbstinduktion
Induktivität
![{\displaystyle L={\frac {\mu _{0}\cdot \mu _{r}\cdot A\cdot n^{2}}{l}}\qquad \left[\,L\,\right]=Henry={V\cdot sec \over A}}](/media/api/rest_v1/media/math/render/svg/6f0f056809e22cb2a989368268c99192b7833322)
A=Spulenquerschnitt in m2, l=Laenge der Spule in m, n=Windungszahl
Spule
Magn. Flussdichte einer Spule
Energie
![{\displaystyle E_{Spule}={1 \over 2}\cdot L\cdot I^{2}\qquad \left[\,E_{Spule}\,\right]=J={m^{2}\cdot Vs \over m\cdot Am}\cdot A^{2}\qquad Energie={1 \over 2}\cdot SelbstInd.\cdot Strom^{2}}](/media/api/rest_v1/media/math/render/svg/5c4ebd1ef6ca72c2659b55121239587e7b88f5dd)
Mangn. Fluss
![{\displaystyle {\overrightarrow {B}}={{\overrightarrow {F_{m}}} \over I\cdot {\overrightarrow {l_{\bot }}}}\qquad \left[\,B\,\right]=T={N \over A\cdot m}\qquad Flussdichte={Magn.Kraft \over Strom\cdot Laenge}}](/media/api/rest_v1/media/math/render/svg/3ab5cbf7516ce1350c925b3c356ef52e1337f3a5)
Hallspannung
Spannungserzeugung in Generator

![{\displaystyle {\hat {U}}=n\cdot B\cdot A\cdot \omega \qquad \left[\,U\,\right]=V=1\cdot T\cdot m^{2}\cdot {1 \over sec}}](/media/api/rest_v1/media/math/render/svg/23e2454765e4900b05d360e9fc615c7aa4a74bef)
Effektivwerte
Gilt nur für sinusförmige Wechselspannung!
Blindwiderstände
Kondensator
![{\displaystyle R_{C}={1 \over \omega \cdot C}\qquad \left[\,R_{C}\,\right]=\Omega \qquad Widerstand=\omega \cdot {1 \over Kapazitaet}}](/media/api/rest_v1/media/math/render/svg/841ff956a5c2af7ea9af9f1a64ad8f7499fa9acb)
Am Kondensator eilt der Strom um 90° der Spannung vorraus.
Spule
![{\displaystyle R_{L}=\omega \cdot L\qquad \left[\,R_{L}\,\right]=\Omega \qquad Widerstand=Winkelgeschw.\cdot Selbstind.}](/media/api/rest_v1/media/math/render/svg/12443be4a789e5d6e4e2bc343b93cea3dedf5be9)
An der Spule eilt die Spannung um 90° dem Strom vorraus.
Siebkette
Reihenschaltung aus ohmischem Wiederstand R, induktivem Blindwiederstand
und kapazitivem Wiederstand
liege Sinusförmige Wechselspannung der Kreisfrequenz
. Der Scheinwiederstand ist:


Der daraus resultierende Blindwiderstand ist:

Der sinusförmige Strom
hinkt der angelegten Sinusspannung
um den konstanten Phasenwinkel
nach. Für ihn gilt:

Wenn
ist, hinkt der Strom
der Spannung
nach; für
eilt er ihr vor.
Wirkleistung
Schwingungen und Wellen
Bedingung für Harmonische Schwingung
FRück ~ -s Die Rueckstellkraft ist proportional zum negativen Wert der Strecke
Federpendel
Rückstellkraft
Beziehungen
Feder
Beziehungen

U-Rohr
Beziehungen

Gedämpfte Schwingung
Geschwindigkeit bei Wellen
Laufende Welle
Wellengleichung (Hinlaufende Welle)
Rücklaufende Welle (loses Ende)
Rücklaufende Welle (festes Ende)
Stehende Welle (loses Ende)
Zeigerdiagramm bei Mehrfachspalten
Intensität = (Amplitude)2
Mehrfachspalt


Wenn Gangunterschied =
dann Maximum,
wenn Gangunterschied =
dann Minimum.
Brechungsgesetz
mit
in Luft,
in Material
mit c_x = Geschwindigkeit der Welle im jeweiligen Material und n_x = Brechzahl
Schwingungen und Wellen II
Bragg-Bedingung
Foto-Effekt
![{\displaystyle W_{phot}=h\cdot f\qquad \left[\,W_{Phot}\,\right]=J=J\cdot sec\cdot Hz=J\cdot sec\cdot {1 \over sec}}](/media/api/rest_v1/media/math/render/svg/32d55019560a4bdf6b29a124c9e18a1bd23d1ec5)
Röntgen-Spektrum
![{\displaystyle W_{e^{-}}=W_{phot}=e\cdot U=h\cdot f_{max}\quad \left[\,W_{e^{-}}\,\right]=J=coul\cdot V=h\cdot Hz}](/media/api/rest_v1/media/math/render/svg/a96812c59e8264f379526af1423e641e0573483c)
Atom- und Quantenphysik
Bohr'sches Atommodell
Radius der n-ten Bahn
![{\displaystyle r_{n}={h^{2}\cdot \epsilon _{0} \over m_{e}\cdot e^{2}\cdot \pi }\cdot n^{2}\qquad \left[\,r_{n}\,\right]=m={(J\cdot sec)^{2}\cdot {Asec \over Vm} \over kg\cdot coul^{2}\cdot 1}\cdot 1^{2}}](/media/api/rest_v1/media/math/render/svg/8a618cf82da6d3161d849fc5463582ae88295ca4)
Fehler beim Parsen (SVG (MathML kann über ein Browser-Plugin aktiviert werden): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „http://localhost:6011/de.wikipedia.org/v1/“:): {\displaystyle Radius = {(Plank'sche Konst.)^2 \cdot \epsilon_0 \over Elektronenmasse \cdot Elementarladung^2 \cdot Pi} \cdot BahnZahl}
Drehimpuls eines Elektrons
Drehimpuls eines Elektrons auf der n-ten Bahn, wobei n die Quantenzahl ist:
![{\displaystyle \mathrm {L=} n\cdot \hbar \qquad \left[\,L\,\right]=1\cdot J\cdot sec}](/media/api/rest_v1/media/math/render/svg/36b440a9e0a137a4faec45baae336c5c61a64652)
mit:
//Erklärung!
Energie in der n-ten Bahn
![{\displaystyle W_{n}\ =\ -{1 \over 8}\cdot {m_{e}\cdot e^{4} \over \epsilon _{0}^{\;2}\,\cdot h^{2}}\cdot {\mathrm {1} \over n^{2}}\qquad \left[\,W_{n}\,\right]=J={kg\cdot coul^{4} \over {Asec \over Vm}\cdot J^{2}\cdot sec^{2}}}](/media/api/rest_v1/media/math/render/svg/3d88fbe1af21aad945e410807e72b2fa1dabd86f)
Sprung von der m-ten Bahn in die n-te Bahn (nur Wasserstoff!)
Rydbergfrequenz (fR)
Sprung von n-ter auf die K-Linie (unterste)
Radioaktivität
Zählrate (Z)
Stochastischer Fehler
absoluter:
– relativer:
Atomanzahl (N)
N0 = Anzahl der Teilchen zum Zeitpunkt 0
Aktivität (A)
Bei beiden Formeln muss man zunächst über bspw. die Angabe der Halbwertszeit die Konstante k berechnen. Zum Beispiel (hier mit Halbwertszeit!):
k nimmt in beiden Formeln für dasselbe Material denselben Wert an.
Strahlenschäden
Energiedosis (D)
Äquivalentdosis (H)
Konstanten
Kreiszahl Pi
Plank'sches Wirkungsquantum

Elektr. Feldkonstante
Magn. Feldkonstante
Elektronenvolt