Formelsammlung Physik 1

Formelsammlung Physik 1
Basisgrößen und Basiseinheiten
Basisgrößen
Basiseinheiten (SI-Einheiten)
Name
Formelzeichen
Name
Einheitenzeichen
Länge
l, r, s, h,...
Meter
m
Masse
m
Kilogramm
kg
Zeit
t
Sekunde
s
Temperatur
T
Kelvin
K
Stromstärke
I
Ampere
A
Stoffmenge
n
Mol
mol
Lichtstärke
IL
Candela
cd
Name
Zeichen
Faktor
Vorsatzzeichen mit Umrechnung
Name
Zeichen
Faktor
Peta-
P
10
Dezi-
d
10 -1
Tera-
T
1012
Centi-
c
10 -2
Giga-
G
109
Milli-
m
10 -3
Mega-
M
106
Mikro-
µ
10 -6
Kilo-
k
103
Nano-
n
10 -9
Hekto-
h
102
Piko-
p
10 -12
Deka-
da
101
Femto-
f
10 -15
15
Einige abgeleitete Einheiten
Größe
Einheit und -zeichen Bemerkungen
Kraft
Newton
kg⋅ m
2
s
N
1 N =1
Geschwindigkeit
m/s
1 m/s=3,6 km/h
Arbeit, kinetische Energie, potenzielle Energie Joule
J
1 J =1 W s=1 N m
W
J kg⋅ m 2
1W =1 = 3
s
s
Impuls
Ns
1 N s=1
Beschleunigung
m/s2
g =9,81 m/s 2
Ω
V
m2⋅ kg
1Ω=1 =1 3 2
A
s⋅ A
Leistung
Elektrischer Widerstand
Watt
Ohm
kg⋅ m
s
Formelsammlung PV1
Kinematik und Dynamik
•
Kraft F :
Bewegung
F =m⋅ a in N
•
Erdanziehungskraft FG
F G=m⋅ g in N
Kinematik
•
1. Newtonsches Gesetz
F ges =F 1F 2...F i =0
•
gleichförmige Bewegung
s
v= =konstant in m/s
t
•
•
•
•
a=0
a=konstant
F ges =0
F ges =m⋅ a
Kinetische Energie
2
in J
Potenzielle Energie
Arbeit
d : Verschiebung in Kraftrichtung
W 0 : 0 ° ≤ 90 °
W =0 : =90 °
W 0 : 90 °≤ 180 °
F ges =m⋅ a in N
s=1/2⋅ a⋅ t
v=a⋅ t +v 0
W =F⋅ d⋅ cos=m⋅ a⋅ d in J
Dynamik
•
2. Newtonsches Gesetz
2
v =konstant
E pot =m⋅ g⋅ d in J
d : Auslenkung in m
gleichmäßig beschleunigte
Bewegung
s=1/2⋅ a⋅ t 2 +v 0⋅ t
E kin=1 /2⋅ m⋅ v
k : Federkonstante in N/m
•
s=v⋅ t+s 0
Energie, Arbeit und Leistung
Hooksches Gesetz (Federwaage)
F =− k⋅ d in N
beschleunigte
Bewegung
•
Leistung
P=
in m
W
in W
t
s=1/2⋅ v⋅ t
v =a⋅ t=
•
 2⋅ a⋅ s= 2 s /t in m/s
s-t-Diagramm
Stoß und Impulserhaltung
•
Impuls
p=m⋅ v in Ns
p=F⋅  t
•
Stöße
Massenverhältnis v1 nachher
m 1=m 2
0
v 1, vorher
m1 ≫ m2
v 1, vorher
2⋅ v 1,vorher
m1 ≪ m2
•
v2 nachher
−
v 1,vorher
0
freier Fall
v= g⋅ t in m/s
Vergleich Kinematik / Dynamik
Gleichförmige
Gleichmäßig
Formelsammlung PV1
R4

T = ⋅ G⋅ ⋅  in Nm
2
L
Wärme
●
Wärmemenge
φ : in RAD
Q=c⋅ m⋅  T in J
Thermische Ausdehnung
●
Längenänderung
 L=L⋅ ⋅  T in m
Fluide
Dichte
●
=
L : Länge des Körpers in m
α : Längenausdehnungskoeffizient in
106/K
●
Druck
●
Druck
Volumenänderung
p=
 V =V⋅ 3 ⋅  T in m³
V : Volumen des Körpers in m3
●
●
●
●
Querkontraktion/ Poisson-Zahl
d
d0
=−
L
L0
Druck in ruhenden Fluiden
Manometer
p=
E : Elastizitätsmodul in Pa
●
Luftdruck auf 1m2
p ges= p 0 p1= p0 ⋅ h⋅ g in Pa
L 
=
L0 E
σ : Zugspannung in Pa
F
in Pa
A
p 0=1013 hPa
Verformung fester Körper
Zugspannung
●
Hooke‘sche Gesetz für
Längenänderung
m
In kg/m3
V
f k⋅ x
=
in Pa
A
A
Barometer
p ges, links = p ges, rechts
●
Druck in ruhenden Fluiden bei
Druckerhöhung Δpextern
p ges= p 0⋅ h⋅ g pextern in Pa
mit μ ≥ 0
hydraulische Presse
Druckspannung
●
Hooke‘sche Gesetz für
Volumenänderung
−
V p
=
V0 K
K : Kompressionsmodul in Pa
Schubspannung
●
Hooke‘sche Gesetz für Scherung
=
●
V =A1⋅  h1 in m3
F
=G⋅  in Pa ?
A
●
α : in RAD
G : Schubmodul in N/m
●
Verdrängtes Fluidvolumen
 h 2=
2
erforderliches Drehmoment
Distanz Δh2
●
V
in m
A2
angreifende Kraft zur Fläche
Formelsammlung PV1
F1 F2
=
A1 A2
●
→
F 1 A2
=
F 2 A1
angreifende Kraft zum Kolbenhub
F 1 h1
=
F 2 h2
●
F ges = Körper −  Fluid ⋅ V Körper⋅ g in N
●
●
Druck an der Körperunterseite
p ges,2 = p0⋅ h⋅ g in Pa
●
●
●
F A = p⋅ A=Fluid⋅ g⋅  h⋅ A=Fluid⋅ g⋅ V K
●
entgegenwirkende
Erdanziehungskraft
F g =mKörper⋅ g=Körper⋅ V Körper⋅ g in N
 Körper=Fluid

 KörperFluid

 KörperFluid
Auftrieb
F A F g
Ideales Gas
●
Es gilt
Druckdifferenz
Auftriebskraft

Abtrieb
F A F g
p⋅ V
=const.
T
 p= p ges ,2− p ges ,1=⋅ g⋅ h 2− h1=⋅ g⋅ 
●
Schweben
F A =F g
Auftrieb
●
Druck an der Körperoberfläche
p ges,1 = p0⋅ h⋅ g in Pa
resultierende Kraft
●
isobare Vorgänge
p=const.
V
=const.
T
Strömung idealer Fluide
●
Kontinuitätsgleichung
A1⋅ v1 =A2⋅ v 2=const.
Formelsammlung PV1