5/17/2018 SeitenausPhysikfrDummies-slidepdf.com http://slidepdf.com/reader/full/seiten-aus-physik-fuer-dummies 1/15 lnhatserzeichnis Ei(ühun Teil Üe d ee Buch Konentonen in dem Buch a e ncht en men Töihte Anahmen e den Lee e diee Buh aueau t Te I Phyi n Beweun Te I öe de Kr er hy mt Ien s Te III: nere und ret Tei I A b rme Te eticher tom und aete Te V: De Top Ten - Te ye, de n dee Buh ewendet weden e e eteet Die Grundlaen Kapitel 1 Mit Phsik ie et estehen omt h de hy eht it Beweun t e an Üea t nere a und eütch om Btcha um aertah ect, ercte, ... hy! Kapitel 2 ie Glae estehe ct eecen, e t nur Phy een und orauaen Behaten e de nheiten m ue on eter zu en und ur nheten umechnen eder mit den ulen e wenhache chewee e enaueit n eweten ee Zn zhe ee ie Ihre Fer u twa enach lra .. und nch en bche Trooete 19 9 9 0 0 0 0 0 23 25 5 26 7 8 8 9 31 31 33 34 34 37 37 38 39 39 40
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Phtsik für Dummies-teen ie sch beispielsweise vor, dass e in hrem Auto siten und mit onstanter Beschleunun fahren. Um u beschleunien, muss hr Auto eine Kra auf die trae aus-üben, ansonsten önnen ie nicht schneller werden. Umeehrt üt die trae dieselbeKr auf Ihr Auto as n Abbildun 5.5 st dieses Tauiehen wischen Reifen nd traedaestellt
Fraß
Abbdung De rulerend Kräe n ene Refen während der Beschleungung
Wenn die trae nicht dieselbe Kra auf hren Reifen ausübt wie Ihr Refen auf die trae,dann dreht der Reifen durch beispesweise i m Winter bei Glätte, wenn de Reibun wischen trae und Reifen u erin ist, um das Kräeeichewicht herstellen u önnenAuf trocener trae leichen sch die Kräe noraleeise aus; das bedeutet aber nicht,dass eine Beweun stattfindet. Da eine Kra auf hr Auto wirt, beschleunit es. Auf diesem We wrd de Kra, die h Auto auf die trae ausübt, lettlich in Bescheuniun de sAutos umewandelt
Aber waru bewet sich die trae n icht? ch ie ch muss u jeder Kra af einen Körpereine eich roe Geenra exstieren, also spürt auch die trae eine Kra Ihr Auto beschleunt, also müsste doch die trae auch beschleunien, oder? Ob ie es lauben oderncht: Genau so ist es auch de trae (besser esat die Erde) besch eunit ! hr Autoschiebt die Erde an und beeinusst de Beweun der rde en wines bisschen Da deMasse der rde aber etwa 6 000 000 000 000 000 00 0 000 mal so ro ist wie di e hres Autos,st de Effet ncht a u oensichtich .
Reibun9 und das dritte Neton'sche GesetzWenn ein shoceyspieler een den Puc schlät, dann beschleunit sowoh der Puc alsauch der Speer. Dieser Effet wrd besser sichtbar, wenn ie annehmen, dass der Puc 500 Ki oramm wet Der Puc würde sich dann aum noch eween , während der p iele ruücprallen würde. (D iese Stuation wird i n Teil III des Buchs noch ausführlicher dsu-tert.)
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Nehmen ie spaßshalber an, ass hnen nach em Ene s pils ie ehrenvoll Aufabezufällt, iesn Monsterpuck vo Fel zu schaffen. e verwenen dazu wi in Abbi lun 5.6ezeit in ei l
500-kgPuck
Reibung seil
E isbahn
Abbildung 5. 6: Mit einem Seil önnen Sie auch einen 500-kg-Pc vom E zieh
eile koen n vlen Physikaufaben vor, o auch in Kobination mit ei-ner eilrolle oer enem Flaschenzu ei enem einfachen eil ist ie ra,mt er das eil an e aran bfestitn Geenstan zieht, exakt enauso
roß wie die r, t der e a neren Ende des els zie hen.Der 500kPuck spür eine Rebunskr auf er Eisfläche nicht sehr vil, a das Es lattst, aber och eas ie Ihren eühunen eine n Wierstan enteen stzt. Di e resultierene Kr auf en Puck ist foll ch
' = FS.l - FReibung •
Da (as heißt, fa1ls. . . ) Fsn rößer st als Reibung' setzt sch er Puck n eweun Wenn eit konstanter ra an e el zehen, beschleun it der Puck kontinui rlch, a i resulterene Kra mmer lei ch sener Masse mal sein er eschleuni un sein muss:
w =FS.i
FRibung= ma .
Die Kra, it er ie an em Puck ziehen, wird also teilweise zur eschleun iung es ucsveenet und tilwes dafür, die Rebunskra zu überwinn sie st nach em rittenNewton'schen Gesetz ier enauso roß we de raft, die er Puck auf ie usübt (aberenteenesett erichtet):
FS.l = FReibung + m a .
Wenn i e eine ei lro lle verwenden, um einen Geenstan zu heben, müssen e so stark anem il ziehen, ass sie di Gewichtsra Mg des Geenstans übeinn können, wobig ie Erdbeschleuniun an dr Oberlche r Erde ist, 9,8 Meter pro ekune2 (she aus-
führliche Dskussion in apitel 6) Diese ituaton ist in bilun 57 ezeit, in er aseil ber eine Rolle läu, bevor es ie Masse M erreicht
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das Gesetz von Charles: as Vrältnis vom Volumn zur mpratur is konsant, wnnsic ki nr dr andrn akorn (D ruc omng) ndt.
Waerdruck und Ludruck mesen
Dass i jzt Exp in acn Druck sind, könnn ie auch im ltag bwsn Mi
inr inachn G icung bcnn Si twa dn Duck, dn in uids Mdium (einGas odr in Füssigki t wi Wassr) ausübt
p = h.
p is di D ict dr üssigkitg di Bscunigung durch di Erdanzihung (98 s)und h di i dr Flüssigkit (od di Hö d lüssigkeissäu). Di Dicht vonWasr btägt twa 1 000 k/m3, alo a i
p = ( 1 000) 9,8)h = 9800h .
Jd Metr Wassrti stut 800 a bi odr und in Zhntl ds Amosphärndruc (dr wir obn im scnitt »Ein Bispil: Dr Druck ins dan Gass« erklä wid .
i G ichung gi, solang sic d i D ich ds diums n icht ändrt. D r Ludruck istdsal nic so inach zu bcnn, dnn di Dich dr Lu häng von der Höbr dm Mrsspigl ab Wnn i n i nr ysikauga gagt wird w sich dr Ludruck an zwi Punktn mit vscidnr Hönlag untrschid so gh man davonaus, dass di udict an idn uktn glic ist.
Gasmoleküle haben's eili
Einig Eignscan dr rumligndn Molkül ins idaln Gass lassn si gutbschribn, zum Bispil di mit kintisc Enrgi. Ein inach Gichung gnügt:
3 Ekin,mite l = 2
mi t als Boltzmann-Konsant ( ,38 · 10-2
3 J/K) und als Tmpratur. Di Mass jds inznn Molküls könnn i ausrcnn, voausgstzt naüric i wissn um wlcsGas s sich andlt (si dazu dn Ascnitt »Das Gimnis dr Avogadro-Zal« witron) . Au dirktm Wg glngn i dann zur Gscwind igkit dr Molkül in ängigkit von dr mpratur
Die eschwindikei fon Lumolekülen inm sonnign Früsommrtag tn i sic mit Frundn zum icknk im arkVrpflgung ist riclich vorandn, Karolsaat, Käsbröcn und Ka, und rotzdm irgnwas hlt N iman at in isscn sik mitgbract! Licht glangwi t lassni sic ins Gras alln und schauen zum Himml. r alt: Eigntlich ist ysik docüall, auch wnn man i Wirkung nict im si . .
Di Molkü dr ut, di um Irn Kop scwirrn, könnn Si zum Bispi nict snIr Gscwindigkit jdoc lässt sic on witrs abscätzn i on hrmomtr
c=23 1-
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Im Mittl at in Mkü in kinetisch Energi von 6,23 · 1 0 J. Das ist n icht vi ab
Molkü snd zmich kln Wchr Gschwindgki ntspct also dis Enrgi? natl 8 wd d Zsammnhang zwischn kintsc Enrg, Mass m nd Gscwin-dgkit v fomulit:
1 Ekn = 2mv
od ands gscibn
V =�2in
bstt gößtntls as Stickstoff. En Stickstofaom hat n Mass vn wa4,65 · 1 kg wvn S sc übrzugn könnn wnn Si di Mass nes Mls Sickstffasscn nd dch d Anzal NA der Aom n disem Mo el n.) Al Zahen ngszt, fet d Glchng
= �2
= 51 7 m/s = 1 860 km/h
Uff, was fü in Vs ng : Unmngn k n , fas 2000 k schnl l Gschoss rffnS in jd Sknd! Bloß gt, dass Molkü so kln snd Stln Si sc mal vor, nAtom wüd n aa Gamm wgn . was fü bla Fleckn das gäb !
Di kntic Enri in idaln Ga
Zwa snd Atm wnzig nd cht, abr aäglc Gasmngn nthatn v, vl vonhnn n kinsch ngi sic asc summir. W groß ist di kinsch Enrg
inr ggbnn Mng ins Gass Jds inzln Mlkül hat di milr knischEng
3 Eki = 2kT
Ds müssn S mit dr Anza d vorhandnn Molküe nNA mlzen (n ist dieMozahl odr Sfng ):
3 Ekngsm = 2nNAkT •
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Aildung 0.9: Heeitung de Gleichung f konve Spiegel
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e Probem; ah her eite Ihne die dre beodere Srahen au dem Ahnitt»Hohpige wre vergrößerd« bete Dete Der enzge nterched beteht dar,da a enem ovexen Spege nur vrtee Bder ettee öen Bem Enzechender Srahen chen Sie darau, da Brenpu nd Mittelpn de Spiegel ih jetzt auder Seie bende, de vom Betracher abgewandt t
Ei B ic auf de Strahlen Ab dung 20.9 zeg: Da Bild t vruell hiner dem Spegeaufrecht und verkeert Nahprüen können S e da m t ener Schüe u Edetahl odereiem große Löe Da Bld da de Außeete der Shüe vo hnen zurükwir, iverkeiner und icher ein bchen erzerr)
Se könen weder de Spegelgehng a dem Abhtt » Hohpegeln rehe«)veede düre aber ht vergeen da f jetzt negativ we de r Brept hnerdem Spege egt Nehme Se zum Bepe een ovexe Spegel mt ener Brenwetevon 20 cm und een Se ee Gegentand m Atad vo 35 m davor auf o ettehtda Bi d? Setze Se efach alle Zahen n de Spegeg leihg en
lac + /a8 = /f
ao
/30 + / aB = 20 .
Wen Se da nach aB auföe erhalten Sie 127 m Da B i d eeh o m Atand von2 7 cm hner dem Spege önen Se ah noch berechne, we groß e t? NaürlhAu dem Abchntt »De Vergrößerug emme« ene Se de geegnete Ge hung:
m = aac = 2,7/350 = 0,36
a vruee Bd teht aufrech und um enen Fator von 036 m Vergleich zum Gegentad verkener Und da t n wirklch a e, wa e über Spegel zu agen gb
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gesehen vn Spegeln egegne hnen agäglch auch en zwees psches Bauel deLnse Linsen esehen as uchschgem Maeral nd snd s gem, dass se Lchdurch Brechung ndeln der zersreen und spezee Typen eele de vruele Bler
ezegenGrundsäzich gi es zwe nsenare Samellnsen und Zersreuungslnsen In den lgede schien wede ich eide eprechen
Sammellinsen wiken terrößernd
A ene Sammeinse weden de Lchsrahlen z pischen chse hn gerchen Maenuz die Linsen, um das Lch vn enem Gegensand auf de einen Seie enem reellen B ld auf de ndeen See zu ündeln Eine Sammellnse nehmen Se zm Bespel , mde Zacen ene Befmare zu unesuchen n desem all nenn man de nse egße
ugsgas der pe Brllengläse zu Krre vn Weschige sn c Sammell-sen.
Strahendiaramme für Linsen
Lse önen Se ähnlche Dagramme zechnen, we sie wee vrn n dese apelr Spege elär werden Sche Sie sich di e Sammell nse ldung 2 0 mi henchaaesischen germmen Fähen an .
Samm l i ns2
c
Ggnstad c
bbdung 2010: Sammense. Der Gegenstand steht jensets d Krümmungsmttelpunts
De Srahlen snd in dung 20 engeechne:
. Stah 1 - e Mittepunsstl (veäu vm Gegensan duch den Melpun dense und nic nch a),
. Stahl 2 - der Paalelstahl (velä vm Gegensand parale l z r chse nd wird durchden Bennpn gerchen) und
. Stah 3 - e Bennpunktsstl (velä vm Gegensand drch en Bennpnk zuLnse und wd s gerchen, das e dann paall e z ur chse veläu).
n ldung 20 seh de Gegensnd jenses vm Krmmngsmielpn M. Wr sezen den Kümmungsradus her geh 2f- as s nc ganz e, weil die Lins enächen