Physik 12. Klasse <__<

[Faelis]

Das Schuljahr hat wieder angefangen und ich hab gleich wieder Probleme mit zu halten <__< ich versteh die Aufgaben meist nicht und bin mir nie sicher welche Formeln ich verwenden muss.
Ich hab mal der Übersicht wegen einen eigenen Thread auf gemacht und weil wahrscheinlich noch viel Fragen/Aufgaben folgen werden.

So das sind die Aufgaben http://upload.npcfighter.de/files/36/548physik.JPG
Hausaufgabe sind zwar nur 7 und 8 aber um das alles besser zu verstehn und für Arbeiten wäre schön wenn mir jemand noch die anderen Aufgaben erklären könnte (bis auf 1 die konnt sogar ich lösen ^^') Kurze Erklärungen warum man die und die Formel benutzen muss würden mir schon reichen.
gruß Faelis

[TheBiber]

Schulphysik löst man am besten, indem man sich ein Bild von der Situation macht und nachschaut, welche Werte gegeben und gesucht sind. Anschliessend lassen sich diese eigentlich immer in eine oder mehrere Formeln packen und entsprechend auflösen.

Aufgabe 1: Hattest du zwar schon gelöst, aber hier lässt es sich am einfachsten erklären: Du hast gegeben die Gewichtskraft der Kugel und eine Kraft, die seitlich eine bestimmte Zeit lang wirkt. Die typischen Formeln, die man da so braucht, ist sicher mal das zweite newtonsche Gesetz: F=m*a, wobei die Beschleunigung in Kraftrichtung wirkt. Wenn eine konstante Kraft wirkt, entsteht automatisch eine gleichmässig beschleunigte Bewegung. Hierfür braucht man die Beschleunigung: a=v/t. Mit dem newtonschen Axiom und der Gewichtskraft lässt sich die Masse bestimmen: m=FG/g = 1.5N / 9.81 m/s² = 0.153 kg. Mit dem zweiten newtonschen Gesetz und der Formel für die Beschleunigung lässt sich nun die Geschwindigkeit berechnen: F=m*a=m*v/t => v=F*t/m = 30N*2s/0.153kg = 392 m/s.

Aufgabe 2: Die Aufgabe ist ähnlich. Die Grössen müssen allerdings erst einmal in SI-Einheiten umgerechnet werden:
FG = 20kN = 20000N
v = 140km/h = 38.9m/s
t = 5s (keine Umrechnung nötig)
Wieder lässt sich aus der Gewichtskraft die Masse bestimmen: m = FG/g = 2039kg
Anschliessend wieder das 2. Newton-Gesetz mit der Formel für die Beschleunigung kombinieren: F=m*a=m*v/t = 396500N.

Aufgabe 3: Wieder dasselbe, herausschreiben der Grössen und allfälliges Umrechnen in SI-Einheiten.
FG = 20kN = 20000N
v = 35 km/h = 9.72 m/s
F = 66kN = 66000N
Masse wieder durch die Gewichtskraft: m = FG/g = 2039kg
Und erneut obige Kombination: F=m*v/t => t = m*v/F = 0.3s.

Die ersten 3 Aufgaben behandeln im Grunde dasselbe. Wichtig zu wissen ist hierbei, dass die Beschleunigungskraft waagerecht wirkt und die Gewichtskraft senkrecht, weshalb es zwingend ist, erst die Masse zu berechnen. Das zweite Newtonsche Gesetz darf nur angewendet werden, wenn Beschleunigung und Kraft in die gleiche Richtung wirken.

Aufgabe 4: Plastilinkugeln bifilar an langen Fäden aufgehängt... what? :D
Auf jeden Fall geht es hier um den Impulssatz (Impuls p=m*v). Dieser besagt, dass der Gesamtimpuls aller beteiligten Massen vor und nach einem Stoss konstant ist. Deshalb lässt sich bei einem Stoss mit zwei Massen immer schreiben: m1*v1+m2*v2=m1*v'1+m2*v'2.
Ein v ohne Strich ist die Geschwindigkeit VOR dem Stoss und ein v' mit Strich ist die Geschwindigkeit NACH dem Stoss. Bei Stossaufgaben ist es unerlässlich zu wissen, ob es sich um einen elastischen oder unelastischen (oder gänzlich anderer) Stoss handelt:

- beim vollkommen elastischen Stoss werden die Impulse beider Massen vollständig ausgetauscht und es gilt:
m1*v'1=m2*v2
m2*v'2=m1*v1

- beim vollkommen unelastischen Stoss sind die Geschwindigkeiten nach dem Stoss gleich, da die beiden Massen aneinander kleben bleiben:
m1*v1+m2*v2=v'*(m1+m2)

Welch Art Stoss hier vorliegt, müsste man wohl an diesem Plastilin-bifilar-Zeugs heraslesen können, weshalb ich die Aufgabe didaktisch als äusserst schlecht einstufen würde. Ausserdem steht überhaupt nirgends, ob die zweite Kugel stillsteht oder sich ebenso bewegt. Auf jeden Fall wird sie je nach Fall mit obigen Formeln gelöst.

Aufgabe 5: Auch hier geht es wieder um den Impulssatz. Da die Kugel stecken bleibt, handelt es sich um einen vollkommen unelastischen Stoss und es gilt die Formel:
m1*v1+m2*v2=v'*(m1+m2)
Die beiden Massen und die erste Geschwindigkeit ist gegeben. Da der Wagen (und die Kugel, da gemeinsame Geschwindigkeiten) nach dem Stoss stillsteht, wird die ganze rechte Seite = 0 und die Formel kann herkömlich aufgelöst werden. Die gesuchte Geschwindigkeit wird negativ ausfallen, was aber richtig ist, da sich die Kugel in entgegengesetzter Richtung zum Wagen bewegte vor dem Stoss. Auf Zahlendetails verzichte ich jetzt auf weiteres. Selbst nachrechnen ist eine nette Übung, ausserdem ist das nur noch pure Algebra.

Aufgabe 6: Hier haben wir an sich wieder den Impulssatz, aber keinen eigentlichen Stoss mehr. Trotzdem, der Satz besagt, dass der Impuls konstant ist, solange keine Kraft wirkt. Diese Aufgabe muss daher extremst idealisiert aufgefasst werden, dann ist sie einfach: m*v=m'*v'.

Aufgabe 7: Auch hier gilt wieder der Impulssatz für unelastischen Stoss. Ich verzichte auf die Details, gehe dafür auf die Verformungsenergie ein: Wann immer ein unelastischer Stoss stattfindet, wird ein Teil der kinetischen Energie in Verformungsenergie umgewandelt. Ich weiss nicht, ob dir folgende Formel bekannt ist:
U = 1/2 * (m1*m2)/(m1+m2)*(v2-v1)²
Jedenfalls berechnet man damit die Verformungsenergie beim unelastischen Stoss.

Aufgabe 8: Auch hier gilt wieder Impulssatz. Bei Stahlkugeln kannst du auf vollkommen elastische Stösse tippen. Du musst dir immer vor Augen halten, dass die Physik ein idealisiertes Modell der Realität aufbaut. Leider sind die Aufgaben für die Schule meistens zu idealisiert, und solche Realitätsaufgaben sorgen deshalb schnell mal für Verwirrung. Sobald dieses Hindernis überwunden ist, brauchst du nur noch die Formeln anzuwenden, die du kennst, es wird jedenfalls immer darauf hinauslaufen bei Schulphysik.

Aufgabe 9: Auch hier: Impulssatz, elastischer Stoss. Am besten wiederum zuerst die Werte herausschreiben und kurz überlegen, was in den Formeln wo hin kommt. Falls du wirklich Schwierigkeiten hast mit den Impulsformeln, kann ich sie dir gerne anhand einiger Beispiele näher erläutern.

Aufgabe 10: Wieder Impulssatz. Die Fragen sind allerdings eher phänomenologischer Natur. Aus der zweiten Frage kannst du aus dem Wort "einkuppeln" entnehmen, dass es sich um einen unelastischen Stoss handeln wird. Aus diesem Grund wird bei der ersten Frage offensichtlich der elastische Stoss gemeint sein.


Am besten wäre es, du stellst dir eine Formelsammlung zusammen mit kurzen Erklärungen. Ich fasse kurz zusammen, was man für diese Aufgaben konkret wissen muss:

Definition der Beschleunigung: a=v/t, Geschwindigkeitsänderung geteilt durch Zeitabschnitt, genauer a=Δv/Δt
2. Newtonsches Gesetz: Eine Kraft erzeugt eine Beschleunigung in Wegrichtung F = m*a.
Für den freien Fall gilt: a=g=9.81m/s², genannt Fallbeschleunigung.
Entsprechend für die Gewichtskraft: FG=m*g
Impulssatz: Wenn keine Kraft wirkt, bleibt der Impuls konstant: p=m*v=konst.
Insbesondere gilt, dass bei einem Stoss zweier Massen der Impuls vor und nach dem Stoss deshalb gleich ist: m1*v1+m2*v2=m1*v'1+m2*v'2
1. Spezialfall vollkommen elastischer Stoss: Die Impulse beider Massen tauschen sich vollständig aus:
m1*v'1=m2*v2
m2*v'2=m1*v1
2. Spezialfall vollkommen unelastischer Stoss: Die Massen bleiben nach dem Stoss aneinander haften:
m1*v1+m2*v2=v'*(m1+m2)
Hierbei wird ein Teil der kinetischen Energie in innere Energie oder Deformationsenergie umgewandelt vom Betrag:
U = 1/2 * (m1*m2)/(m1+m2)*(v2-v1)²

Das sollte reichen. ;)

[Faelis]

vielen dank :) hast mir sher weiter geholfen, finde das hast du sehr schön erklärt, das Zeug find ich jetzt viel verständlicher.
So bei Aufgabe1 hab ich 39,22 m/s raus das versteh ich noch wegen den der Sekundenzahl, aber bei Aufgabe 2 hab ich nur F=15861,4 N raus .__.
Aufgabe 3 auch t=o,3s und bei Aufgabe 4 hab ich mal unelastischenstoss genommen o.o google sagt bifilar ist zweiadrig die Kugeln hängen wohl an zwei fäden die am gleichen punkt befestigt sind und wenn nix dabei steht denk ich mir die andere kugel ist v=0 o.o(ergebnis o,75=v) und Aufgabe 5 konnt ich auch lösen v=625
den Rest werden ich heut abend noch machen

hab doch ein paar fragen bin mir bei manchen sachen nicht so sicher ^^':
also bei Nr6 m' ist m von dem wagen und m von dem schutt oder?
Nr7 kann ich in diesem fall v1 ermitteln mit dieser gleichung v1' +v2'=v1+v2 ? also v2=15m/s und v1=25m/s?

[TheBiber]

15841N bei Aufgabe 2 ist richtig, ich hatte da irgendwo nen Rechenfehler drin. Sowas kommt vor, auch bei mir. ;) Bei Klausuren ist das dann allerdings gefährlich.

Bei Aufgabe 6 hast du m' richtig aufgefasst: Masse des Wagens + Masse vom Schutt. An sich spielt es keine grosse Rolle, wie man die Zeichen benennt, wichtig ist mehr, dass man weiss, was was ist. Meistens verwendet man eine Indexbezeichnung. Deswegen wäre es wohl am verständlichsten gewesen, wenn ich die beiden Massen mit mWagen und mWagen+Schutt bezeichnet hätte.

Bei Aufgabe 7 hatte ich erst etwas Mühe mit deiner Formel, aber sie ist richtig. Naja, aber hab schon die Herleitung hergeschrieben, deshalb lass ich sie so stehen, vielleich bringt es was:

Man nimmt zunächst die Formel des Impulssatzes für den unelastischen Stoss:
m1*v1+m2*v2=v'*(m1+m2)
Da gemäss Aufgabenstellung beide Fahrzeuge gleiche Massen haben, kann man alle m zusammenfassen:
m*(v1+v2)=v'*2m
Die Gleichung vereinfacht sich, indem man durch m teilt, und man erhält dann auch das, was du selbst hingeschrieben hast:
v1+v2= 2v'
Wenn wir davon ausgehen, dass v1 die gegebene Geschwindigkeit 15m/s ist und v2 gesucht ist, erhält man:
v2 = 2v'-v1 = 2*20m/s-15m/s = 25m/s

Ach ja, aufgrund der Aufgabenstellung spielt es keine Rolle, ob man v1 und v2 vertauscht. Ebensowenig ob man jetzt v1' und v2' einfach beide als v' bezeichnet (beide sind ja nachher gleich schnell) Das ist mehr eine Geschmackssache. Wichtig ist, dass man sie nicht verwechselt bis zum Ende. ;)

Sieht gut aus, die Aufgaben hast du offensichtlich im Griff. :)


EDIT: Ziemlich wichtig sogar, denn meine Formeln für den elastischen Stoss stimmen nicht. Das Thema ist ungefähr 4 Jahre her und ich dachte immer, dass diese Formeln, so wie sie da stehen stimmen, bis ich heute per Recherche eines Besseren belehrt wurde. Gelernt hatte ich, dass sich die Impulse austauschen, was völlig falsch ist. Mein erster Physik-Lehrer war sowas von unglaublich inkompetent, wenigstens wurde er seines Amtes nach einem Jahr entlassen. War ne traurige Geschichte, er überbewertete die mündliche Mitarbeit, hatte von Physik keine Ahnung (was einem als Schüler erst mit einem neuen Lehrer auffiel) und hatte grundsätzlich nen Minderwertigkeitskomplex und machte jeden runter.
Wie auch immer, du musst die Fehlinformation entschuldigen. Die richtigen Formeln lassen sich aus dem Energiesatz herleiten und lauten beim elastischen Stoss:
v1'=((m1-m2)*v1+2*m2*v2)/(m1+m2)
v2'=((m2-m1)*v2+2*m1*v1)/(m1+m2)

Die Formeln für den unelastischen Stoss stimmen hingegen. Wenigstens etwas, was dieser Trottel auf die Reihe kriegte. :D

[Faelis]

ok danke ^_^ habs aber heut doch nicht geschaft alle aufgaben zu machen <_< hab aber noch etwas zeit bis ich wieder Physik hab werds mir morgen noch mal in ruhe durch lesen
---------------------------
Aufgabe6 v'=1m/s
Aufgabe7 u=1,875 J?
Aufgabe8 v1'=0,03m/s und v2'=2,67m/s
Zur Aufgabe 9 wären ein paar weitere Erklärungen zu Impuls nicht schlecht, mir fehlen ja zwei werte brauch ich dazu vlt den Impulserhaltungssatz?
Spätestens bei Aufgabe10 merk ich das es mir sehr probleme bereitet die formeln für den elastischen/unelastischen Stoß um zu stellen wenn mir mehr wie ein wert fehlt <__<

[TheBiber]

Bei Aufgabe 6 hab ich dasselbe.

Bei Aufgabe 7 habe ich 18750J. Kann es sein, dass du das Quadrieren der Geschwindigkeit vergessen hast?

Bei Aufgabe 8 habe ich v1' = 0.66m/s und v2' = 2.67m/s. Bei der ersten muss irgendwo noch ein Fehler vorliegen.

Zur Erklärung von Aufgabe 9: Gegeben hast du die beiden Massen und die Geschwindigkeit der zweiten Kugel vor dem Stoss. Ebenso ist verlangt, dass die zweite Kugel nach dem Stoss in Ruhe ist.
m1 = 0.5kg
m2 = 2kg
v2 = 0.1m/s
v2' = 0

Gesucht ist zuerst die Geschwindigkeit der ersten Kugel vor dem Stoss und dann auch noch nach dem Stoss: v1 und v1'

Da es sich um Stahlkugeln handelt, nimmt man zunächst die Formeln für den elastischen Stoss:
v1'=((m1-m2)*v1+2*m2*v2)/(m1+m2)
v2'=((m2-m1)*v2+2*m1*v1)/(m1+m2)

Wenn du die Formeln mit den gegebenen und gesuchten Grössen vergleichst, wird dir auffallen, dass in der ersten Gleichung gleich beide Grössen v1 und v1' unbekannt sind. In der zweiten Gleichung hingegen ist lediglich v1 unbekannt und die wird ja auch gleich als erstes gesucht, d.h. man verwendet die zweite Gleichung. Natürlich muss sie jetzt noch algebraisch umgeformt werden, das ergibt am Ende:

v1 = ((m1+m2)*v2'-(m2-m1)*v2)/(2*m1)

Damit ist v1 bestimmt und die erste Gleichung kann benutzt werden, um v1' zu berechnen.


Spätestens bei Aufgabe10 merk ich das es mir sehr probleme bereitet die formeln für den elastischen/unelastischen Stoß um zu stellen wenn mir mehr wie ein wert fehlt <__<

Wenn du in einer Gleichung zwei Unbekannte hast, ist das meistens ein Zeichen, dass du eine der Unbekannten durch eine andere Gleichung herausfindest.

Wie auch immer, bei Aufgabe 10 brauchst du für den ersten Teil lediglich obige beide Formeln für den elastischen Stoss und setzt die Zahlen ein. Beim zweiten Teil, wo nach dem einkuppeln gefragt ist, nimmst du die Formel für den unelastischen Stoss und löst sie nach v' auf.

[Faelis]

Bei Aufgabe 7 habe ich 18750J. Kann es sein, dass du das Quadrieren der Geschwindigkeit vergessen hast?

bei mir kommt immer 1,875 raus mit der Formel
U = 1/2 * (m1*m2)/(m1+m2)*(v2-v1)² o.o

und bei Aufgabe8 auch wieder dasselbe ergebnis gramm muss man doch erst wieder in kg umrechnen oder?

[TheBiber]

Hmm, ich rechne es mal im Detail:

Aufgabe 7:
U = 1/2 * (m1*m2)/(m1+m2)*(v2-v1)²
= 1/2 * (750kg*750kg)/(750kg+750kg)*(25m/s-15m/s)²
= 1/2 * 562500kg²/1500kg*(10m/s)²
= 1/2 * 375kg*100m²/s²
= 375kg*50m²/s²
= 18750J

Aufgabe 8:
Theoretisch müsste man immer die Gramm in Kilogramm umwandeln, weil die Formel stets normierte SI-Einheiten benutzen. Doch in diesem Fall würde es auch ohne gehen, da sich die Einheiten sowieso wieder wegkürzen. Aber ich machs trotzdem so wie man es korrekterweise sollte.
v1' = ((m1-m2)*v1+2*m2*v2)/(m1+m2)
= ((0.03kg-0.015kg)*2m/s+2*0.015kg*0m/s)/(0.03kg+0.015kg)
= (0.015kg*2m/s)/0.045kg
= (0.03kg*m/s)/0.045kg
= 0.67m/s

Einer von uns muss definitiv falsch liegen. Wie hast du es genau berechnet?

[Faelis]

Hmm, ich rechne es mal im Detail:

Aufgabe 7:
U = 1/2 * (m1*m2)/(m1+m2)*(v2-v1)²
= 1/2 * (750kg*750kg)/(750kg+750kg)*(25m/s-15m/s)²
= 1/2 * 562500kg²/1500kg*(10m/s)²
= 1/2 * 375kg*100m²/s²
= 375kg*50m²/s²
= 18750J


Hab die Formel falsch interpretiert wegen dem / hab ich gedacht ab da steh alles unter dem bruchstrich statt alles im taschenrechner einzugeben hab ich das in zu vielen kleinen schritten gerecht deswegen war die zahl so klein <__<
In der schule haben wir diese Formel erarbeitet 2Wverf. ( Verformungsenergie irgndwie ist dem Lehrer kein richtiges Zeichen dazu eingefallen o.o) also 2Wverf.= m*v1²+m*v2²-2m*w² aber deine gefällt mir rigendwie besser, ich denke bei Aufgabe8 war es der gleiche fehler mit dem vielen kleinen schritten werd es mir aber noch mal genauer anschauen

[TheBiber]

Ok, Interpretationsfehler. Die kommen leider vor, weil man hier die Formeln nicht so schreiben kann, wie sie wirklich aussehen sollten. ^^

Zur Formel, mich würde sie genauer interessieren: Was ist mit w gemeint und bezieht sich m auf die gesammte Masse?

[Faelis]

Ok ich versuch mal das wieder zu geben ohne fehler <__<
w ist praktisch v'
Wkin+wkin2= wkin3+Wverformung
1/2 m1v1²+1/2m2v2²=1/28m1+m2) w²+wv
mv1²+mv2²=2m w²+2wverf.
2wverf.=mv1²+mv2² - 2mw²
=750kg*(15m/s)²+750*(25m/s²-2*750Kg*(20m/s)²
ich glaub da m1=m2 bei der aufgabe ist kürzt sich da was weg oder war das bei Aufgabe8 @__q
Bie Aufgabe8 sind wir heute immer noch nicht zu einer endgültigen lösung gekommen :D wir haben dazu das Aufgeschrieben :
Lösung: "Impulssatz und Energiesatz"
(1) m1*v1+m2*v2=m1*w1+m2*w2
(2) 1/2m1*(v1)²+1/2m2*(v2)²=1/2m1*(w1)²+1/2m2*w2²
--------------------------------------------------------
(1) 2m2*v1+0=2m2*w1+m2*w2 | /m2
--> 2*v1+0=w1+w2
ob das 0 da immer steht bin ich mir nicht sicher vlt ist das so weils sich die formel auf die werte in Aufgabe 8 bezieht <__<

(2) "m2(v1)²+m2*v2²=2m2*w1²+m2*w2²| /m2
--> 2*(v1)2+(v2)²= 2*w1²+w2²

hoffentlich alles ohne fehler abgetippt <__<

[TheBiber]

Naja, Tippfehler hats genug, aber ich verstehe die Herleitung. ;)

Deine Formel ist einfach spezifischer: Deine wird verwendet, wenn beide Massen gleich sind und die Geschwindigkeit nach dem Stoss gegeben ist. Meine Formel (die ich von Wikipedia hatte) ist allerdings allgemeiner, da dort die Massen beliebig sein können und auch die Geschwindigkeit nach dem Stoss nicht gebraucht werden muss. Ich hab kurz auf dem Papier die eine aus der anderen hergeleitet, um mich zu vergewissern, dass sie stimmen. :D


ob das 0 da immer steht bin ich mir nicht sicher vlt ist das so weils sich die formel auf die werte in Aufgabe 8 bezieht <__<

Ja, das ist tatsächlich aus diesem Grund so.


Grundsätzlich ist es so, dass man den Impulssatz und den Energiesatz kombiniert und aus diesen lassen sich dann eben die Formeln für die verschiedenen Stösse und auch für die Verformungsenergie herleiten. Allerdings musst du selbst wissen, was du genau können musst an einer Klausur. Formeln sind zwar nett, wenn allerdings nach den Herleitungen gefragt ist, sieht die Sache schon etwas schwieriger aus.

[Faelis]

Grundsätzlich ist es so, dass man den Impulssatz und den Energiesatz kombiniert und aus diesen lassen sich dann eben die Formeln für die verschiedenen Stösse und auch für die Verformungsenergie herleiten. Allerdings musst du selbst wissen, was du genau können musst an einer Klausur. Formeln sind zwar nett, wenn allerdings nach den Herleitungen gefragt ist, sieht die Sache schon etwas schwieriger aus.

Joah Herleitungen kann ich meist garnicht, das will ich jetzt mal nicht ganz auf den Lehrer und seine tolle Erklärkunst schieben, bin es noch aus der Realschule gewohnt das man einfach seine drei Formeln weis und alles damit Ausrechnen kann, vlt sollte ich mal ein ganzes Wochenende für diese Thematik opfern, noch mal danke für deine Hilfe ;)

edit: wüsste vlt jemand einen Verlag der eine gute Formelsammlung raus gegeben hat o.o ?

[Faelis]

Nur eine kleine Frage befor ich was Falsch mache:
Im Buch stand in einer Aufgabe das zeichen pA steht dies für "per Ampere" oder ist das eine andere Einheit die man erst in Ampere umrechnen muss, im Internet hab ich keine eindeutigen Antworten gefunden, bin etwas verwirrt weil wenn ersteres zutrifft hätte der Lehrer uns die gleiche Aufgabe zwei mal hintereinander aufgegeben.

[Mordechaj]

Das darf sich jetzt leicht doof anhören, zumal ich in Physik ne Niete bin (und dazu ein Jahrgang unter dir), aber kann pA nicht für Druck x Fläche (zur Berechnung der wirkenden Kraft F, hergeleitet aus p=F/A) stehn? Ich weiß ja nicht, wie die Aufgabe ausschaut ... und eigentlich sollte ich ganz still sein, zumal es hier sicherlich genug begabte Leute gibt Ö_Ö"...

[TheBiber]

Nur eine kleine Frage befor ich was Falsch mache:
Im Buch stand in einer Aufgabe das zeichen pA steht dies für "per Ampere" oder ist das eine andere Einheit die man erst in Ampere umrechnen muss, im Internet hab ich keine eindeutigen Antworten gefunden, bin etwas verwirrt weil wenn ersteres zutrifft hätte der Lehrer uns die gleiche Aufgabe zwei mal hintereinander aufgegeben.

Es kommt auf den Zusammenhang an. Formelzeichen sind, bis auf ein paar Ausnahmen wie, nicht immer fix. Die Einheiten hingegen sollten es sein, wenn man das SI-System verwendet.

Ich kann dir nur sagen, was pA bedeutet, wenn du erklärst, in welchem Zusammenhang. Theoretisch würde die Einheit per Ampere schon funktionieren, wenn es sich um Elektrotechnik handelt. Wenn es sich aber z.B. um Mechanik handelt, wäre die Idee mit Druck mal Fläche schon nicht schlecht, nur dass dies dann aber keine Einheit ist, sondern eine Formel.

[Faelis]

Jap es geht um Elektrizität, sind gerade bei dem Elektrischen Feld. Die ufgabe lautete "Wie viele Elektronen fließen bei 1 pA in 1s durch den Leiterquerschnitt?"
btw dazu ist diese Formel n=I*t/e richtig oder?

[Mordechaj]

Also wenn du ausrechnen musst, wieviele Elektronen es sind, würde ich einfach mal auf Picoampère schließen... 1 pA wären dann 10^-12 Ampère, also 0,000 000 000 001 Ampère.

Macht das Sinn? ;_;"

[TheBiber]

Alles richtig bisher. ;)

[Faelis]

ok thx euch beiden ^__^ als ergebnis habe ich dann 6,24150648*10^-32 raus. Und ich hab gleich noch eine Frage "Eine Autobaterie kann eine Ladung von 88 Ah abgeben. Wie lange kann man ihr eine Stromstärke von o,5 ampere abnehmen" das kapier ich nicht so ganz Ladung ist doch coulomb und nicht ampere oder o.o

btw Eynes'Prayer ich hab dich immer für viel viel älter gehalten :p

[TheBiber]

Die Einheit der Ladung ist Coulomb C, ist aber dasselbe wie Ampèresekunden As. Wenn du die Formel verwendest, um die Zeit auszurechnen, kannst du entweder Ah (Ampèrestunden) verwenden, um die Stunden rauszukriegen oder du rechnest die Ah in As um und berechnest dann daraus die Sekunden. Bei der Formel für die Abhängigkeit der Stromstärke von der Ladung spielt es zumindest keine Rolle.

[Mordechaj]

btw Eynes'Prayer ich hab dich immer für viel viel älter gehalten :p

http://upload.npcfighter.de/files/36/834miraculix.jpg
Hm..... das muss an meinem den Boden kitzelnden Bart und meiner Vorliebe für Sternchensuppe liegen!

Nein, ich vermag nicht, den Post jetzt noch qualitativ aufzuwerten - außer, ihr wollt wissen, wie man DEN Zaubertrank braut ... nein? Oki ;_;"

Edit nach unten: huch, ich weiß, dass das nicht bös gemeint war! Sorry, kam vielleicht etwas doof rüber ;_;"... außerdem kann man das in dem Alter noch als Kompliment sehen ;P

[Faelis]

ich hab bei der Aufgabe dann 176 Stunden raus o.o ist das richtig?

Nächste Aufgabe: I=1,8 milliampere t=5,12sec gesucht Q
Ich hab gerechnet Q=1,8*10^-3*307,2 wäre das so richtig?

@ Eynes war nicht böse gemeint o.o

[TheBiber]

176 Stunden müsste stimmen.

Bei der Formel hingegen frage ich mich, wieso du die Zeit mal 60 gerechnet hast?

Du nimmst Q=I\cdot t, wenn du die Stromstärke in Ampère und die Zeit in Sekunden angibst, dann erhältst du das Ergebnis in Ampèresekunden oder eben Coulomb. Konkret: Q=1.8\cdot10^{-3}A\cdot5.12s.

Willst du das Ergebnis hingegen in Ampèrestunden, müsstest du die Zeit in Sekunden durch 3600 teilen, um sie in Stunden zu erhalten.

Ich finde es nützlich, bei physikalischen Formeln jeweils die Einheiten in die Formel miteinzubeziehen. Damit lässt sich das Ergebnis auf Korrektheit überprüfen.

[Faelis]

argh Schreibfehler von mir sry :( es sind 5,12 Minuten statt Sekunden

[TheBiber]

Achso. Dann hast du sie in Sekunden umgerechnet in der Formel. Dann stimmt das ganze wieder. ;)

[Faelis]

Ich brauch mal wieder hilfe diesmal nicht in Physik sondern in Mathe, war eine ganze Woche Krank geschrieben und konnte in der Zeit nicht wirklich etwas tun.
Das Thema heißt Volumina und Arbeit
Ich hab mir das Kapitel durchgelesen und die recht einfachen Beispielaufgaben gemacht nur den Rest versteh ich nicht <__<

Die Aufgabe 9 wollte ich versuchen: Eine Kugel mit dem Radius R=4 wird durch eine ringartige Schale eingefasst, deren Volumen gesucht ist .
http://npshare.de/files/36/9741/mathe.JPG da ist noch mal ein Bild der Aufgabe eigendlich war alles Hausaufgabe aber wenn mir jemand Aufgabe 9 erklären kann bin ich zufrieden =)

[Cyberwoolf]

Ich würde einfach das Integral von 0 bis 1 von pi mal [Wurzel(r²-x²)]² dx nehmen und dann verdoppeln. Einmal für r=5 und einmal für r=4, wobei du letzteres vom ersten abziehst.

Kreisfunktion: x²+y²=r²

Die Wurzel aus (r²-x²) ist die umgeformte Kreisfunktion.
Das ganze quadriert und mit pi multipliziert ergibt die Fläche einer "Scheibe" an Punkt x.
Das Integral gibt den Inhalt zwischen den Punkten 0 und 1. Da der benötigte Streifen aber quasi an der y-Achse gespiegelt wird, benötigt man das doppelte Integral.

[Faelis]

Ich würde einfach das Integral von 0 bis 1 von pi mal [Wurzel(r²-x²)]² dx nehmen und dann verdoppeln. Einmal für r=5 und einmal für r=4, wobei du letzteres vom ersten abziehst.

Kreisfunktion: x²+y²=r²

Die Wurzel aus (r²-x²) ist die umgeformte Kreisfunktion.
Das ganze quadriert und mit pi multipliziert ergibt die Fläche einer "Scheibe" an Punkt x.
Das Integral gibt den Inhalt zwischen den Punkten 0 und 1. Da der benötigte Streifen aber quasi an der y-Achse gespiegelt wird, benötigt man das doppelte Integral.

Ich weiß nicht ob ich das so recht kapiere .__. mir hat es heut jemand mit Halbkreisformel und Zylinderformel in die normale Rotationsvolumenformel einsetzen erklärt, ich hab jedenfalls 58,64 raus

[TheBiber]

Ich würde da einfach ein Volumenintegral in Zylinderkoordinaten aufstellen: Der Radius läuft von 4 bis 5, rundherum bedeutet, der Winkel läuft von 0 bis 2pi, dann noch die Höhe 2, ergibt:

V = \iiint_V 1 dV, wobei dV = \rho d\rho d\phi dz in Zylinderkoordinaten und obige Grenzen eingesetzt ergibt:

V = \int_{-1}^1 \int_0^{2\pi} \int_4^5 \rho d\rho d\phi dz = 18\pi \approx 56.55, wieso der Wert abweicht, kann ich erst erklären, nachdem ich deine Berechnungsformel gesehen habe. Ausserdem gehe ich davon aus, dass die Schale aussen ebenso gekrümmt ist, sonst wäre die Berechnung ungemein komplizierter.

EDIT: Gerade noch gemerkt, eigentlich ist es wirklich komplizierter, da man hier genauer mit Kugelkoordinaten rechnen müsste, ich überlege gerade, wie man da vorgeht...

Ok, ich habs: In Kugelkoordinaten ist dV = r^2 \sin\theta dr d\phi d\theta, ergibt dann mit angepassten Grenzen:

\int_0^1 \int_0^{2\pi}\int_4^5 r^2\sin\theta dr d\phi d\theta = \frac{61}{3} \cdot 2\pi \cdot (-\cos(1)+\cos(0)) = \frac{122}{3}\pi(1-\cos(1)) \approx 58.73, was deinem Resultat schon näher kommt.

[Faelis]

ich hab das so gerechnet ---> http://npshare.de/files/36/9021/mathe2.JPG
also eine funktion für das innere der Ringschale (die halbkreisfunktion)
und dann noch f(x)=5 für den äußeren Rand der Ringschale, das halt in die Volumenformel für Rotationskörper eingesetzt mit den jeweiligen intervallgrenzen ausgerechnet.(sry das ich so lang zum antworten gebraucht hab <_<)

[TheBiber]

Stimmt natürlich. Meine Methoden sind wohl etwas zu hoch gegriffen für 12. bzw. 13. Klasse.

Du bist davon ausgegangen, dass der äussere Rand nicht gekrümmt ist. Hättest du beim zweiten Integral anstatt f(x)=5 ebenso eine Halbkreisfunktion genommen, müsstest du theoretisch auf dasselbe wie ich kommen bei der zweiten Rechnung.

Ehrlich gesagt erkenne ich sowieso nicht, ob der äussere Rand gekrümmt ist. :D

Wie auch immer, deine Methode ist sicher richtig: Du berechnest das Volumen von Rotationskörpern.

[Faelis]

Auf dem gescannten Bild erkennt man es nicht mehr so gut aber im Buch ist die schale außen nicht gekrümmt.

Neue Aufgabe: Zwischen zwei Kondensatorplatten (abstand d=5,0 cm) mit je 450cm² Fläche liegt die Spannung U=10 kV

a) Wie groß sind Feldstärke E und Flächendichte {0} (hat ein anderes zwichen aber ich weiß wie ich das mit der Tastatur darstellen kanno.O) der felderzeugenden Ladung? Welche Ladung trägt jede Platte?

b) Wie ändern sich diese Werte, wenn man die Platte bei konstanter Plattenladung auseinader zieht?

c) Wie ändern sich die Werte, wenn dabei die Quelle angeschlossen bleibt?

ich blick da nicht durch .___. ich kann mir nicht vorstellen was da passiert und sich ändert.

[TheBiber]

Yes, Elektrostatik! :D

Um die Aufgaben zu lösen brauchst du einfach ein paar Formeln, den Rest solltest du dir selbst überlegen können.

Erst einmal brauchst du den Grundzusammenhang des Kondensators: Die Ladung Q (Einheit: Coulomb C) auf einer geladenen Fläche (beide Flächen haben hierbei vom Betrag gleiche, aber entgegengesetzte Ladungen) ist proportional zur Spannung U (Einheit: Volt V) zwischen den Flächen. Die Proportionalitätskonstante nennt man Kapazität C (Einheit: Farad F).

Q=C\cdot U

In deinem Fall hast du einen Plattenkondensator mit Abstand d und Fläche A. Die Kapazität C berechnet sich dann wie folgt: C=\varepsilon\frac{A}{d}, wobei \varepsilon die sogenannte Dielektrizitätskonstante darstellt. Da die Aufgabe wohl aufs Vakuum bezogen ist, nimmt man die Dielektrizitätskonstante des Vakuums: \varepsilon_0=8,8542\cdot10^{-12}\frac{F}{m}

Die elektrische Feldstärke E (Einheit: Volt pro Meter V/m) des Plattenkondensators ist dann noch durch die Gleichung E=\frac{Q}{\varepsilon A} gegeben.

EDIT: Noch eine Vereinfachung: Setzt man die Kapazität in die Ladung und diese in die Feldstärke ein, resultiert die einfache, aber wichtige Gleichung E=\frac{U}{d}.

Zu a) Mit diesen Gleichungen solltest du in der Lage sein, die Feldstärke und die Ladung zu berechnen. Mit der Flächendichte der Ladung meint man, wie stark die Ladung auf der Plattenfläche verteilt ist. Um dies herauszufinden, teilst du die Ladung durch die Fläche.

Zu b) Auseinander der Platten bedeutet, dass der Abstand d grösser wird. Überlege dir anhand der Gleichung, wie sich die Kapazität C verändert. Da die Ladung Q gleich bleiben soll, aber C sich ändert demnach, was bedeutet das dann für die Spannung zwischen den Platten? Und was geschieht mit der Feldstärke?

Zu c) Gleiches wie b), nur dass du jetzt die Spannung konstant hältst und die Ladung sich verändern kann.


Falls das nicht weiterhilft, frage gezielt nach. ;)

[Faelis]

waah <_< jetzt hab ich so lang gebraucht um mich endlich mal wieder mit Physik zu beschäftigen.
Also bei a) hab ich dann E= 20000, C= 7,96878*10^-8

Ich habe mir gedacht das sich alle Werte ändern die mit d ausgerechnet worden sind aber so recht kapier ich das dann nicht mit der angeschlossenen und nicht angeschlossenen Quelle @_q also wenn das ding keine Quelle mehr hat nehmen dann nicht alle werte ab weil die ganzen Elektronen und Protonen halt von der Platte weg gehn oder sich verteilen und alles neutral wird o.o

[TheBiber]

Ich kontrolliere die Werte jetzt nicht, ist eh nur Zahlen einsetzen. ;)
Was noch zu erwähnen ist, dass du die Einheiten unbedingt anschreiben solltest. Die gängige Einheit für die elektrische Feldstärke ist V/m und die Einheit für C ist F (Farad).

Und zum Rest: Teil b) Deine Aussagen stimmen nur bedingt: Entfernt man vom Plattenkondensator die Spannungsquelle, so bleibt er nach wie vor geladen. Die Ladung hat ja keine Möglichkeit, die Platten zu verlassen, ausser du verbindest sie mit einem Leiter und erzeugst einen Kurzschluss. Mit der Zeit würde die Ladung zwar in die Luft übergehen, da Luft aber eher isoliert als leitet, kann man diesen Effekt vernachlässigen und das ganze wie Vakuum behandelt. Die Überlegung hinter dem ganzen ist jetzt einfach die, dass die Spannung nicht mehr konstant ist, sondern vom Rest abhängt. Ebenfalls konstant werden wohl die Flächen der Platten sein und natürlich die Dielektrizitätskonstante, ebenso ist die Ladung gemäss Voraussetzung konstant. Vergrössert man nun den Abstand d, hat das zur Folge, dass die Kapazität C sich verkleinert, wegen der umgekehrten Proportionalität. Damit die Ladung gleich bleibt, muss sich die Spannung U in gleichem Masse vergrössern. Gemäss den Gleichungen für die Feldstärke muss diese dann konstant bleiben, da die Spannung um soviel vergrössert wird wie die Kapazität abnimmt.

Teil c) Solange du die Quelle angeschlossen hast, hältst du die Spannung U damit konstant. Wenn du die Platten auseinanderziehst, vergrösserst du damit d. Gemäss den Gleichungen hat dies zur Folge, dass die Kapazität C, damit auch die Ladung Q (hier kann sie sich ändern, da die Quelle direkt die Ladung auf den Platten steuert) und die Feldstärke E kleiner werden, da diese beiden Grössen umgekehrt proportional mit d verknüpft sind.

Alles klar soweit?

[Faelis]

Alles klar soweit?

Ja ich denke ich habe es verstanden, danke :)

[Faelis]

Ich brauche mal wieder Hilfe in Physik,

Thema ist elektromagnetischer Schwingkreis ich muss darüber ein kurzes Referat halten. In meinem Physikbuch ist das aber total schlecht erklärt, kann mir jemand das vlt in eigenen Worten erklären oder mir eine Internetseite empfehlen wo das Thema gut und richtig erklärt wird. Weitere Fragen wären: gibt es mehrere Arten von elektromagnetischen Schwingkreisen?
Sind elektrischer Schwingkreis und elektromagnetischer Schwingkreis das gleiche ô.o?
Wo begenet man dem elektromagnetischen Schwinkreis im Alltag bzw für was braucht man das?
Und gibt es vlt irgendwelche interessanten Aspekte zu dem Thema um das Referat interessanter zu gestalten?

[TheBiber]

Am besten beantworte ich erst deine Fragen und gehe danach näher auf das Thema an sich ein.


Ich brauche mal wieder Hilfe in Physik,

Thema ist elektromagnetischer Schwingkreis ich muss darüber ein kurzes Referat halten. In meinem Physikbuch ist das aber total schlecht erklärt, kann mir jemand das vlt in eigenen Worten erklären oder mir eine Internetseite empfehlen wo das Thema gut und richtig erklärt wird.

Was meinst du genau mit schlecht erklärt? Das Problem an den Schwingkreisen ist, dass ein vollständiges Verständnis relativ schwierig wird ohne die entsprechenden mathematischen Grundlagen, so dass es in Schulbüchern wohl eher auf phänomenologische Weise erklärt wird.


Weitere Fragen wären: gibt es mehrere Arten von elektromagnetischen Schwingkreisen?

An sich schon. Auf Schulniveau wird aber wahrscheinlich nur der Serieschwingkreis betrachtet. Im Grunde funktionieren aber die verschiedenen Schwingkreise analog, so dass es ausreicht, sich mit einem zu beschäftigen. Gerade kompliziertere Schwingkreise sind ohne die mathematischen Kenntnisse nicht nachzuvollziehen.


Sind elektrischer Schwingkreis und elektromagnetischer Schwingkreis das gleiche ô.o?

Ja, es bezeichnet dasselbe.


Wo begenet man dem elektromagnetischen Schwinkreis im Alltag bzw für was braucht man das?

Ein Schwingkreis ist lediglich ein Modell, um Aspekte, in denen Ströme und Spannungen aufgrund kapazititver und induktiver Energiespeicher (z.B. Kondensatoren und Spulen) zu Schwingungen angeregt werden, zu beschreiben. Ein alltägliches Beispiel wäre eine Lautsprechermembran: Diese kann modelliert werden als eine Schaltung, die Induktivitäten und Kapazitäten enthalten, was automatisch wieder zu einem Schwingkreis führt. Andere Beispiele wären Sende- und Empfangsantennen.


Und gibt es vlt irgendwelche interessanten Aspekte zu dem Thema um das Referat interessanter zu gestalten?

Ein Vergleich zu mechanischen Schwingungen ist sicher angebracht. Ansonsten ist es relativ schwierig, da Schwingkreise doch eher was für technisch interessierte sind.


Ich komme mal zu den Grundlagen eines Schwingkreises. Ein Schwingkreis ist im Grunde nichts anderes als eine Schaltung, die Widerstände, Kapazitäten (z.B. Kondensatoren oder andere elektrostatische Energiespeicher) und Induktivitäten (z.B. Spulen und andere magnetische Energiespeicher) enthalten. Am besten betrachten wir diesen Serieschwingkreis:

http://qgp.uni-muenster.de/~jowessel/pages/teaching/ss04/lecture/thirteen/rlc_circuit

U: Spannungsquelle, hier wohl Wechselspannung, geht aber auch mit Gleichspannung. Einheit Volt.
R: Widerstand in Ohm.
C: Kapazität in Farad.
L: Induktivität in Henry.

Nach der kirchhoffschen Maschenregel teilt sich die Spannung über die drei Elemente auf, wie dies genau geschieht, lassen wir vorerst weg. Nach der kirchhoffschen Knotenregel hingegen fliesst überall der gleiche Strom. Am einfachsten sucht man jetzt also den Verlauf des Stromes durch die gesamte Schaltung. Bei einem parallel geschalteten Schwingkreis verhält es sich umgekehrt, dort ist es einfacher, den Verlauf der Spannung über die einzelnen Elemente zu betrachten, da die Spannung dort überall gleich wäre.

Um jetzt den Stromverlauf zu bestimmen, müsste man die Elementgleichungen in die Maschenregel einsetzen, was zu einer Differentialgleichung führt und müsste diese dann lösen. Allerdings ist dies bereits zu viel für Schulniveau. Auf jeden Fall führt die Lösung darauf, dass der Strom sich bei Gleichspannung wie ein gedämpfter Oszillator verhalten wird, je nachdem, was für Werte man für R, C und L vorgibt.

Würde man den Widerstand weg lassen (R=0), dann wird keine Energie verbraucht. Dies führt dazu, dass der Strom in alle Ewigkeit sinusförmig Schwingen würde. Mit Widerstand hingegen würde die Amplitude der Schwingung zusätzlich exponentiell abnehmen, bis sich ein sogenannter stationärer Zustand eingestellt hat.

Am besten schaust du dir mal diese Animation (http://www.walter-fendt.de/ph14d/schwingkreis.htm) an und experimentierst mit verschiedenen Werten für R, L und C. Dieser Schwingkreis ist speziell insofern, dass die Kapazität am Anfang durch die Spannung aufgeladen wird und der Schwingkreis anschliessend von der Spannungsquelle entkoppelt wird, so dass dieser selbständig schwingt. Im Prinzip funktioniert er aber gleich. Wie gesagt, es ist schwierig über Schwingkreise zu reden ohne den mathematischen Hintergrund erklären zu können.

Für das Referat empfehle ich dir einfach einen entkoppelten Serie- oder Parallelschwingkreis als Beispiel zu bringen, am besten eben aus einem Schulphysik-Buch.

[Mordechaj]

Ein elektromagnetischer Schwingkreis besteht aus einem geschlossenen Stromkreis mit einem Kondensator und einer Spule.
Der Vorgang beginnt mit dem Aufladen des Kondensators. Ist dem so geschehen, wird die Spannungsquelle entfernt und der Kondensator wird so in den Stromkreis gekoppelt, dass er sich über die Spule entlädt.
Auf diese Weise wird ein Magnetfeld in der Spule induziert. Dabei kommt es zu einer Induktionsspannung, die ihrer Ursache - dem elektischen Stromfluss vom Kondensator - entgegen wirkt (Lenz'sches Gesetz). Das baut sich so auf, bis der Kondensator entladen ist, die Induktionsspannung ist nun maximal und wirkt in Richtung des Kondensators, sodass dieser wieder aufgeladen wird, allerdings genau entgegengesetzt gepolt wie vorher. Der Kondensator entlädt sich anschließend wieder und der Vorgang beginnt von vorn.

http://www.npshare.de/files/36/4693/schwingkreis.jpg
(Ich hoffe, das Bild ist zumindest im Ansatz irgendwie übersichtlich ;_;")

Es kommt dabei zur kontinuierlichen Energieumwandlung: Ist der Kondensator vollständig aufgeladen, ist die elektrische Energie maximal. Durch die Aufladung der Spule und die Entladung des Kondensators erhöht sich die magnetische Energie bis sie ein Maximum erreicht hat und wieder zu elektrischer Energie umgewandelt wird.
Das geht jetzt so weiter, bis die so entstandene Schwingung vollständig ausgedämpft ist und zum Stillstand kommt. Mann muss also weiterhin Energie, durch spezielle Kopplungen, zuführen, um die Schwingung zu erhalten.

Arten der Kopplung (Arten des elektromagnetischen Schwingkreises):
Direkte (galvanische): eine zweite Spannungsquelle steht im Stromkreis
Kapazitive: ein zweiter Kondensator steht im Stromkreis
Induktive: eine zweite Spule steht im Stromkreis
Alle drei Kopplungen führen periodisch Energie zu

Anwendungsbeispiele:
Senderabstimmung beim Radio: Der Schwingkreis wird mithilfe eines Drehkondensators verändert und auf einen bestimmten Frequenzbereich eingestellt. (So auch beispielsweise beim Funkgerät)
Im sogenannten Saugkreis zur Frequenzfilterung: http://de.wikipedia.org/wiki/Saugkreis
Als Oszillatorschaltung zur Erzeugung von Wechselspannungen: http://de.wikipedia.org/wiki/Oszillatorschaltung

Und ja: elektrische und elektromagnetische Schwingkreise sind zumindest laut der Definition die wir erhalten haben das selbe =).



Interessantes dazu hab ich leider nicht inpetto, ich find E-Lehre und Magnetophysik richtig gemein langweilig, obwohl man sich hier immer die guten Noten holen kann. Höchsten das hier wäre noch ein nennenswerter Link: http://www.walter-fendt.de/ph11d/schwingkreis.htm
(naja, gerade spannend ist das nicht ;_;")

Ich hoffe, ich konnte dir trotzdem ein bisschen helfen =3.

[Faelis]

Danke @ theBiber und Eynes'Prayer

Ihr habt mir sehr viel weiter geholfen, ich hab beim ersten mal durchlesen schon mehr verstanden als in meinem Buch. Aber vlt liegt das ja nicht an dem Buch sondern an diesem schrecklichen Physikunterricht den ich mit diesem Buch verbinde. Wenn mir jemand das Thema halt anders erklärt fällt es mir leichter mir das Thema zu erarbeiten.

Meins du mit mathematischen Grundlagen allgeim was man seit der 5 Klasse alles lernt oder speziell die Grundlagen für Physik ab den höheren Klassen?

[TheBiber]

Meins du mit mathematischen Grundlagen allgeim was man seit der 5 Klasse alles lernt oder speziell die Grundlagen für Physik ab den höheren Klassen?

Differentialgleichungen sind Hochschulmathematik. Eventuell werden sie im LK Mathe unterrichtet, aber nicht zwingend. Sie sind notwendig, um Schwingkreise zu berechnen. Ohne sie kann man allerhöchstens einfache Schwingkreise wie unsere Beispiele betrachten und durch Formeln des harmonischen Oszillators vergleichen.

Man findet beispielsweise heraus, dass der Strom oder die Spannung harmonisch schwingt, d.h. sie sind periodische Funktionen der Zeit t. Formal sieht das so aus, wenn man jetzt den Widerstand R vernachlässigt:

Spannung: u(t) = U\cdot\cos(\omega t+\varphi_U)
Strom: i(t) = I\cdot\cos(\omega t +\varphi_I)

U und I sind hierbei die Amplituden und die phi's die Phasenverschiebungen. Den Zusammenhang der beiden Funktionen kann ich hier leider nicht aufzeigen, da dieser vom Schaltungstyp, den Elementen selbst, den Anfangsbedingungen (Kondensator geladen?) und der Anregung (Gleichspannung, Wechselspannung oder Signal) abhängt.

Omega ist die Kreisfrequenz und meistens definiert als: \omega=\frac{1}{\sqrt{LC}}

In der Mechanik gibt es die Analogie für die Auslenkung einer an eine Feder (Federkonstante k) gekoppelten Masse m:

u(t) = A\cdot\cos(\omega t+\varphi)

Auch hier wieder mit Amplitude und Phasenverschiebung. Die Kreisfrequenz ist hier dann anders definiert: \omega = \sqrt{\frac{k}{m}}


Falls du dich schon etwas mit Analysis auskennst, könnte ich dir mathematisch ein Beispiel für einen Schwingkreis herleiten, falls du willst.

[Faelis]

Mit Analysis hatte ich zwar schon im Mathe GK zu tun mehr sagt mir das Thema leider nicht mehr, zudem fällt es mir immer schwer mein mathematisches Wissen auf andere Sachen zu transferieren, wäre also zu viel Erklärungsbedarf <_<

[daenerys]

Bist du sicher, dass du die Herleitung für den Schwingkreis nicht brauchst?
Auf der anderen Seite bist du ja GK... Mhh....

[TheBiber]

Für ein Referat in der Schule ist eine solche mathematische Herleitung nicht nötig, man kann höchstens zusätzlich punkten damit. Aber wenn man sowieso etwas mühe damit hat, würde ich es eher lassen, um nicht mit unangenehmen Fragen konfrontiert zu werden.

[Faelis]

Die Aufgabe lautet: "zeichne ein Koordinatensystem: Magnetfeld zeigt in positive X Richtung, das Proton fliegt in positieve Y-Richtung. In welche Richtung wird es abgelenkt?"

könnte mir das jemand erklären .__. ?

[La Bomba]

War nicht immer Stromrichtung entgegen Magnetfeldrichtung?
Demnach würden die Elektronen nach links fliegen und die Protonen als Minuselektronen nach rechts... oder? Also in umgekehrt parabolischer Form.
Aber eigentlich bewegen sich doch Protonen gar nicht von selbst, oder hab ich das falsch in Erinnerung?

Keine Garantie auf meine Aussage, ich und Physik... eieiei.^^
Aber ich habs probiert.^^"

[TheBiber]

Die Aufgabe lautet: "zeichne ein Koordinatensystem: Magnetfeld zeigt in positive X Richtung, das Proton fliegt in positieve Y-Richtung. In welche Richtung wird es abgelenkt?"

könnte mir das jemand erklären .__. ?

Eine bewegte Ladung erfährt innerhalb eines Magnetfelds die Lorentzkraft: \vec F = q\cdot\vec v\times\vec B = I\cdot\vec L\times\vec B

Die Richtung dieses Vektorprodukts lässt sich am einfachsten mit der Rechte-Hand-Regel bestimmen, hierzu ein Bild:

http://www.physicsmasterclasses.org/exercises/unischule/exp/rechtehand.jpg

Der ausgestreckte Daumen entspricht der technischen Stromrichtung bzw. der Richtung von bewegten positiven Ladungen. Das Proton ist positiv geladen. Hättest du negative Ladungen, dann zeigt der Daumen einfach in die Gegenrichtung der Bewegung. Der ausgestreckte Zeigefinger zeigt in die Richtung des Magnetfelds. Der dann ausgestreckte Mittelfinger gibt dann die Richtung der Lorentz-Kraft und damit der Ablenkung der Ladung an.

Wenn du noch weisst, wie ein xyz-Koordinatensystem orientiert ist, kannst du die Richtung der Ablenkung nun einfach bestimmen. Hier noch die Lösung:

Das Proton wird in die negative z-Richtung abgelenkt.

[Faelis]

danke das hat mir weiter geholfen ^^

[MaxikingWolke22]

...achte aber auf technische und die andere stromrichtung - wir z.b. nutzen immer die andere (name entfallen) und dann ist es das gleiche, nur mit der linken hand, sodass der daumen in die andere richtung zeig.t