Formelsammlung zum Thema „Kreisbewegung“
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Kurzfassung Formelsammlung „Fundamentum“ Kinematik v= s= s t Geschwindigkeit; v0 v t 2 a= v t Seite 1 Impuls Beschleunigung Gleichmässig beschleunigte Bewegung (s = uv t) 2 t2 s = s0 + v0 t + a 2 t2 Gleichmässig beschleunigte Bewegung (s = u t + a ) 2 v = v0 + a t Gleichmässig beschleunigte Bewegung (v = u + a t) 2 2 2 Gleichmässig beschleunigte Bewegung (v = u + 2 a s) sx = v0 t cos t2 sy = v0 t sin – g 2 Kreisbewegung 1 T Frequenz v= 2r T Bahngeschwindigkeit = v = t r Winkelgeschwindigkeit f= az = 2 r = v2 r Zentripetalbeschleunigung Dynamik F=ma Aktionsprinzip (Kraftwirkungsgesetz) Fg = m g Gewichtskraft FF = D s Federkraft FR = FN Reibungskraft Fz = m 2 r = m v2 r Zentripetalkraft Impuls F t = p Kraftstoss Arbeit, Leistung, Energie W = F s cos = E Arbeit Wr = FN s Reibungsarbeit E kin 2 v = v0 + 2 a s Schiefer Wurf p=mv mv 2 2 Bewegungsenergie (= Beschleunigungsarbeit Wb) Epot = m g h Lageenergie (= Hubarbeit Wh) Espann = ½ D s2 Energie einer gespannten Feder (= Spannarbeit Wspann) P= W =Fv t = E Nutz W Nutz PNutz E inv Winv Pinv Leistung Wirkungsgrad Gravitation FG = m1 m 2 r2 Gravitationskraft v1 r1 = v2 r2 2. Keplergesetz T12 a13 T22 a 23 3. Keplergesetz Statik M=Fr Drehmoment F1 r1 = F2 r2 Hebelgesetz Kurzfassung Formelsammlung „Fundamentum“ Hydrostatik Seite 2 Wärmelehre l = l0 Längenausdehnung V = V0 Volumenausdehnung ( = 3 ) Druck pV=nRT Zustandsgleichung p=gh Schweredruck n= FA = g VE Auftriebskraft Q = cw m T Temperaturänderung Q = Lf m Schmelzen / Erstarren Q = Lv m Verdampfen / Kondensieren Q = H m Verbrennen, H: Heizwert Q T =- A t x Wärmeleitung, : Wärmeleitfähigkeit Q prop T A t Konvektion Q = T4 A t Wärmestrahlung U = Q + W 1. Hauptsatz der Thermodynamik Periodendauer eines Fadenpendels W = - p V Kompressionsarbeit Wellengeschwindigkeit real = m V Dichte F p= A = Schwingungen und Wellen f 1 T Frequenz; = 2 =f T Winkelgeschwindigkeit s = sm sin (t + 0) Momentane Auslenkung, 0: „Linksverschiebung“ v = sm cos (t + 0) Momentane Geschwindigkeit a = -sm sin (t + 0) Momentane Beschleunigung m T = 2 D l g T = 2 c f fe fs c ve c vs sin k = sin k = Periodendauer eines Federpendels Dopplereffekt (ve pos., vs neg. bei Annäherung) 3k 2b Beugung am Einfachspalt, Maxima k-ter Ordnung k D Beugung am Doppelspalt und Gitter, Maxima k-ter Ordnung m M Stoffmenge in mol; M: Molmasse WN P = N QW PW Realer Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine TW TK TW Idealer Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine Carnot = real = QW P = W WN PN Reale Leistungsziffer einer Wärmepumpe TW TW TK Ideale Leistungsziffer einer Wärmepumpe Carnot = Kurzfassung Formelsammlung „Fundamentum“ real = QK P = K WN PN Reale Leistungsziffer eines Kühlschranks I= Q t Stromstärke TK TW TK Ideale Leistungsziffer eines Kühlschranks R= U I Widerstand Carnot = R = el Geometrische Optik 1 = 2 I= Brechungsgesetz Widerstand eines Drahtes U R Ohmsches Gesetz R = R1 + R2 + R3 + ... 1 f Brechkraft einer Linse 1 1 1 = + g b f A= l A Reflexionsgesetz sin 1 c = 1 sin 2 c 2 D= Seite 3 Linsenformel B b = g G Abbildungsmassstab Serieschaltung von Widerständen 1 1 1 1 = + + + ... Parallelschaltung von Widerständen R1 R2 R3 R P = U I = I2 R = U2 R Elektrische Leistung FL = I s B sin Lorentzkraft auf einen Leiter FL = Q v B sin Lorentzkraft auf eine bewegte Ladung Elektrizitätslehre FC = 1 Q1Q2 4 0 r2 B = 0 Coulombkraft I 2r B = 0 r F E= Q UAB = Elektrische Feldstärke Magnetische Flussdichte eines geraden Leiters N I l = B A cos WAB Q UAB = E s cos Q C= U C = 0 r Spannung Spannung im homogenen Feld Kapazität Uind = -N N1 N2 U1 U2 t I2 Magnetische Flussdichte im Innern einer Spule, l: Länge Magnetischer Fluss Induktionsgesetz, N: Windungszahl Transformator I1 Quantenphysik A d Kapazität eines Plattenkondensators EKond = ½ Q U = ½ C U2 Energie des geladenen Kondensators E=hf Energie eines Photons Kurzfassung Formelsammlung „Fundamentum“ Allgemeine Konstanten Seite 4 Abgeleitete Grössen und Einheiten Gravitationskonstante 7 Fallbeschleunigung g 10 Lichtgeschwindigkeit c 3 ·108 m/s Elektrische Feldkonstante 0 9 ·10-12 C / (Vm) Elementarladung e 1.6 ·10-19 Elektronenmasse me 9 Magnetische Feldkonstante 0 Planck’sches Wirkungsquantum h Universelle Gaskonstante R Stefan-Boltzmann-Konstante ·10-11 Nm2kg-2 Grösse Symbol Einheit Abkürzung ms-2 Arbeit W Joule J = Nm = kgm2s-2 Ausdehnungskoeffizient , K-1 Beschleunigung a ms-2 Dichte kgm-3 C Drehmoment M Nm ·10-31 kg Druck p 12 ·10-7 Vs / (Am) El. Feldstärke E 7 ·10-34 Js El. Kapazität C Farad F = CV-1 El. Spannung U Volt V = JC-1 El. Widerstand R Ohm = VA-1 El. Ladung Q Coulomb C = As Energie E Joule J = Nm; kWh = 3.6 106 J Federkonstante D Frequenz f Geschwindigkeit v ms-1; 1ms-1 = 3.6 kmh-1 Ns = kgms-1 8 6 J / (mol K) ·10 -8 -2 Wm K -4 Gebräuchliche Vorsilben: Nano n, Mikro , Milli m; Kilo k, Mega M, Giga G Basisgrössen / SI-Einheiten Pascal Pa = Nm-2 = 10-5 bar NC-1 = Vm-1 Nm-1 = kgs-2 Hertz Hz = s-1 Grösse Symbol Einheit Abkürzung Impuls p Länge l Meter m Kraft F Newton N = kgms-2 Masse m Kilogramm kg Leistung P Watt W = Js-1 Zeit t Sekunde s Magn. Flussdichte B Tesla T = Vsm-2 Magn. Fluss Periodendauer T Tm2 = Vs El. Stromstärke I Ampère A Temperatur T Kelvin K (=[oC]+273) Spez. Schmelzwärme Lf Jkg-1 Lichtstärke I Candela cd Spez. Verdampfungswärme Lv Jkg-1 Stoffmenge n Mol mol Spez. Wärmekapazität cw Jkg-1K-1 Spez. Widerstand m Wärme Q Keine Einheit haben: Reibungszahl , Wirkungsgrad , Dielektrizitätszahl r, Permeabilitätszahl r, Winkel in Radiant Winkel Winkelgeschwindigkeit Sekunde s Joule J Grad oder Radiant o ,[] s-1 Kurzfassung Formelsammlung „Fundamentum“ Seite 5
