Formeln zur Physik 7–10 1

Formeln zur Physik 7–10
1
elektrischer Strom
Stromstärke und Ladung:
I=
elektrischer Widerstand:
∆Q
∆t
R=
Hintereinanderschaltung von
Widerständen:
Gesetz von Ohm:
Bei konstanter Temperatur sind U
und I proportional, d.h. R = const.
U
I
Parallelschaltung von Widerständen:
1
RErsatz = R1 + R2 + ....
=
RErsatz
1
1
+
+ ....
R1
R2
idealer Transformator mit np Primärund ns Sekundärwindungen
Up
Us
np
=
ns
Dichte, Kräfte
Dichte:
ρ=
m
V
Gewichtskraft:
Federkraft (Hooke):
Gleitreibungkraft:
FG = m ⋅ g
F = D⋅s
FR = µ ⋅ FN
Hangabtriebs- und Normalkraft an einer
schiefen Ebene mit dem Neigungswinkel
Luftreibungskraft bei turbulenter Strömung:
FR = ½ cW ⋅ ρL ⋅ A ⋅ v2
α:
FH = FG ⋅ sin α
FN = FG ⋅ cos α
cW: Luftwiderstandsbeiwert; ρL: Luftdichte;
A: Querschnittsfläche; v: Geschwindigkeit
Kraft und Bewegung
konstant beschleunigte Bewegung (a = const)
mit Anfangsgeschwindigkeit vo
Grundgesetz der Mechanik (Newton II):
F = m⋅a
v = vo + a ⋅ t
s = vo⋅t + ½ a t2
v2 = vo2 + 2 a s
∆v
Dabei ist a =
die Beschleunigung des Körpers.
∆t
Energie
kinetische Energie:
potentielle (Höhen-)Energie:
Spannenergie:
Epot = m⋅g⋅h
Esp = ½ Ds2
Änderung der inneren Energie:
mechanische Arbeit:
elektrische Arbeit:
∆Ei = c⋅m⋅∆ϑ
W = F⋅s
Wel = U⋅I⋅t
Ekin = ½ mv
Leistung:
P=
2
W
t
Wirkungsgrad:
η
=
Wnutz
Wzu
Energieerhaltung: Im abgeschlossenen System ist
Einsteins Formel:
E = mc2
Egesamt = const.
Impuls
p = m⋅v
F=
∆p
∆t
Kelvin- und Celsius-Temperatur:
T (in K ) = ϑ(in °C) + 273
Impulserhaltung: Im abgeschlossenen System ist
Temperatur, Druck, ideales Gas
Druck:
F
p=
A
pgesamt = const.
ideales Gas:
p ⋅V
= const
T
Gravitation, Planetenbewegung
Gravitationsgesetz:
F = G⋅
m1 ⋅ m2
r2
Kepler I:
Kepler II:
Kepler III:
Die Planetenbahnen sind
Ellipsen mit dem Zentralkörper in einem Brennpunkt.
Der Fahrstrahl überstreicht
in gleichen Zeitabschnitten
gleich große Flächenstücke.
T12
a13
=
T22
a23
Formeln zur Physik 7–10
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harmonische Schwingung
y = A ⋅ sin(ωt)
Auslenkung:
rücktreibende Kraft:
oder
Federpendel:
F = −D ⋅ y
y = A ⋅ cos(ωt)
T = 2π ⋅
mit
ω = 2π ⋅ f =
Fadenpendel:
m
D
2π
T
T = 2π ⋅
L
g
gleichförmige Kreisbewegung
Winkelgeschwindigkeit:
Umfangsgeschwindigkeit:
2π
ω = 2π ⋅ f =
T
v = ω⋅r
Zentripetalkraft:
FZ = mω2r =
mv2
r
Wellen, Quanten
Für alle Wellen gilt:
c = λ⋅f
Zweisender-Interferenz: Bedingung für ...
Maxima:
∆s = k ⋅ λ ;
k = 0, 1, 2, ...
Minima:
∆s = (k − ½ ) ⋅ λ ;
k = 1, 2, 3, ...
Energie und Wellenlänge eines Photons:
EPh
h⋅c
1,24 ⋅ 10 −6 eVm
= h⋅f =
=
λ
λ
Formelsymbole, Maßeinheiten
Beschleunigung
[m/s2]
Q elektrische Ladung
a
große Halbachse einer Bahnellipse
[m]
r Radius, Abstand
2
Flächeninhalt
[m ]
R elektrischer Widerstand
A
Amplitude
[m]
s Weg, Ort, Federdehnung
c
D
E
F
f
h
I
L
m
P
spezifische Wärmekapazität
[J/kg⋅K]
Wellenausbreitungsgeschwindigkeit
[m/s]
T
U
Energie
[J = Nm = VAs]
v
2
Kraft
[N = kg⋅m/s ]
V
Frequenz
[Hz = 1/s]
W
Höhe
[m]
y
elektrische Stromstärke
[A]
η
Fadenlänge
[m]
λ
Masse
[kg]
µ
Leistung
[W = J/s]
ρ
Impuls
[kg⋅m/s]
ϑ
p
2
−5
Druck
[pa = N/m = 10 bar] ω
Federkonstante
g
Elementarladung:
e
Lichtgeschwindigkeit:
c
Astronomische Einheit: AE
Ortsfaktor (Europa):
n
Nano
Version 09
10
−9
[N/m]
=
=
=
=
µ Mikro 10
= As]
[m]
[Ω
= V/A]
[m]
Kelvin-Temperatur
[K]
Periodendauer
[s]
elektr. Spannung
[V]
Geschwindigkeit
[m/s
= 3,6 km/h]
Volumen
[m3]
Arbeit
[J]
Auslenkung
[m]
Wirkungsgrad
[%]
Wellenlänge
[m]
Reibungszahl
[-]
[kg/m3]
Dichte
Celsius-Temperatur
[°C]
Winkelgeschwindigkeit
[1/s]
Naturkonstanten, astronomische Größen
9,81 N/kg
Gravitationskonstante: G
−19
1,60 ⋅ 10 As
atomare Masseneinheit: u
8
3,00 ⋅ 10 m/s
Planck-Konstante:
h
9
149,6 ⋅ 10 m
mittlerer Erdradius:
rE
−6
[C
Vorsätze zu Maßeinheiten
m Milli 10−3
k Kilo 10 3
M
=
=
=
=
Mega
6,67 ⋅ 10−11 Nm2/kg2
1,66 ⋅ 10−27 kg
6,63 ⋅ 10−34 Js
6370 km
10 6
G
Giga
10 9
 2009 A. Urban, Lenggries