Physik Formelsammlung

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1 Physik Formelsammlung Allgemeine Berechnung: v = delta s/delta t a = delta v/delta t -> Durchschnittsgeschwindigkeit / für delta t -> 0: Momentanbeschl. -> Durchschnittsbeschleunigung / für delta t -> 0: Momentanbeschl. t = delta v/a Berechnung einer Gleichförmigen Bewegung: x = v 0 * t + x 0 : Falls v 0 und x 0 = 0, dann x = 0 v = v 0 -> konstant a = 0 Berechnung einer gleichmässig beschleunigten Bewegung: x = ½(a) * t 2 +(v 0 * t + x 0) : Falls v 0 oder/und x 0 = 0 -> je nach dem weglassen v = a * t + v 0 : Falls v 0 = 0, dann weglassen a = konstant und geradlinig Zeit-Weg-Gesetz: x = ½(g) * t 2 Zeit-Geschwindigkeit-Gesetz: v = g * t Berechnung der Fallzeit: t = (2 * x)/g Senkrechter Wurf nach unten: x = x 0 + v 0 * t + ½(g) * t 2 v = v 0 + g * t Page 1 of 6

2 Senkrechter Wurf nach oben: x = x 0 + v 0 * t + ½(g) * t 2 v = v 0 + g * t t = -v 0/g h = v 0 * t + ½(g) * t 2 -> h = Höhe (wie hoch kommt der Körper) Dynamik-Formeln: F = m * a -> [F] = 1 kg * m/s 2 = 1 N F res = F F (F 1*F 2) * cos(α) -> cos= Kosinus, F1 + F2= Kräfte 1+2, α= Alpha F fed = D * s -> F fed = Federkraft (Keine offizielle Variabel!) G = m * g g = G/m D = F/s f h,max = f h * G f gl = f g * G s = G/D -> Dies braucht man um die Strecke, um die sich ein -> Federkraftmesser verlängert, zu berechnen Gleichförmige Kreisbewegung: v = Umfang/Umlaufdauer -> (2*π*r)/T = konstant a = v 2 /r -> konstant vom Betrag aber nicht vom Vektor f = Umläufe/Zeit T = Zeit/Umläufe ω = (2*π)/T oder 2*π*f F z = m*az oder m*(v 2 /r) -> Merksatz: Möchte * (viele,viele/rüebli) Kurvenfahrt: Ein Körper bleibt auf der Kreisbahn wenn, F h,max F z f h*m*g m*(v 2 /r) f h*g*r v 2 v = (f h * g * r) Page 2 of 6

3 Rotor: Ein Körper haftet an der Wand wenn, F h,max G f h * FN G f h*(m*(v 2 /r)) m*g v 2 (v*g)/f h v ((v*g)/f h) f h*mw 2 *r m*g f h*(2π*f) 2 *r g f (g/(v*f h*4π 2 )) Looping: Das Wasser fliesst nicht aus einem Behälter wenn gilt, F z G m(v 2 /r) m*g v (v*g) mw 2 *r m*g 4π 2 *f 2 *r g F (g/(4π 2 *r)) -> Merksatz für Planetenbewegung: Planeten stürzen NICHT auf die Sonne denn es gilt, F z=f G Erstes Kepler-Gesetz: Die Planetenbahnen sind Ellipsen, in deren einem Brennpunkt die Sonne steht. Zweites Kepler-Gesetz: Der von der Sonne nach einem Planeten gezogene Ortsvektor überstreicht in gleichen Zeiten gleiche Fläche. r 1 * v 1 = r 2 * v 2 Page 3 of 6

4 Drittes Kepler-Gesetz: Die Quadrate der Umlaufzeiten T zweier Planeten verhalten sich wie die dritten Potenzen der grossen Halbachsen a ihrer Bahnellipsen. Für zwei verschieden Planeten gilt also: T 12 /T 2 2 = a 13 /a 2 3 Arbeit: W = F*s (Kraft * Weg), Ergänzend gilt: F * s * cosα Hubarbeit/-energie: W = G*h = m*g*h Epot = Whub = m*g*h Beschleunigungsarbeit/-energie: W = 1 / 2*m*v 2 Ekin = Wbeschl = 1 / 2*m*v 2 Spannarbeit/-energie: W = 1 / 2*D*s 2 Espan = Wspan = 1 / 2*D*s 2 Reibungsarbeit: W = Fgl*s = fgl*m*g*s -> Merke dabei immer ; W = ΔE Leistung: P = W/t = ΔE/t Speziell gilt für die mechanische Leistung: P = W/t = Fs/t = F*v Merke dabei: 1kw/h = J 1kcal = 4200 J 1Ps = 1 Pferdestärke 750W Page 4 of 6

5 Energieerhaltungssatz (EES): Bei allen Prozessen mit Energieübertragung gilt dass die Summer der Einzelenergieüberträge konstant bleibt in einem geschlossenen System. d.h. -> E pot + E kin + E span = Konstant oder für die zwei aufeinanderfolgenden Zuständen gilt: E pot1 + E kin1 + E span1 = E pot2 + E kin2 + E span2 + Q Q = Fgl*s = c * m *ΔT Wechselwirkung mit Hilfe von Geschwindigkeit: m 2 * Δv 2 = - m 1 * Δv 1 Δp 2 = - Δp 1 -> Impulserhöhung Körper 2 = Impulserhöhung Körper 1 Wir bezeichnen dabei Geschwindigkeit...vor dem Stoss : v1, v2...nach dem Stoss : u1, u2 => Δv 2 = u 2 v 2, Δv 1 = u 1 v 1 Impuls: m 1u 1 + m 2u 2 = m 1v 1 + m 2v 2 P 1 + P 2 = P 1 + P 2 -> Impulserhaltungssatz IES IES: Bei einer Wechselwirkung zweier Körper bleibt der Gesamtimpuls erhalten. Mathematische Beschreibung der Stösse: Vollständig unelastischer Stoss: (nach dem Stoss hängen die Körper zusammen) Es gilt mit IES: (EES gilt hier nicht) => u = m1 v1+m2 v2 m1+m2 Rückstossprinzip: => u 2 = - m1 m2 *u1 Ergänzung zu Arbeit: Deformationsarbeit = W deform = E kin1 E kin2 Page 5 of 6

6 Wärmelehre: Spezifische Wärmekapazität -> c = Q/(m*ΔT) -> Q = c * m* ΔT Der Antrieb für eine Übertragung von Wärmeenergie ist die Temperaturdifferenz. Wärme geht freiwillig nur von warm nach kalt so lange bis ΔT = 0K. Berechnung von Mischungstemperaturen Bei jedem Mischungsvorgang gilt der EES: Qab = Qauf c 1*m 1* ΔT1 = c 2*m 2* ΔT 2 T m = T1m1c1 + T2m2c2 m1c1 + m2c2 Schmelzwärme spezifische Schmelzwärme: qs = Qs/m Die spezifische Schmelzwärme gibt an, wieviel Energie pro kg Stoff man benötigt, um den Stoff zu schmelzen, ohne dass dabei die Temperatur (=Schmelztemperatur) erhöht wird. (Für Eis z.b.: qs = 334 kj/kg) Allgemeine Zahlen: g Erde = 9.81 m/s 2 g Mond = 1.62 m/s 2 g Jupiter = 26.0 m/s 2 c Eis = 2093 J/(kg*K) c Wasser = 4187 J/(kg*K) c Dampf = 1840 J/(kg*K) Sonstige Formeln: b± b 2 4ac 2a = ABC - Formel p 2 ± ( p 2 )2 q = PQ Formel a 2 + b 2 = c 2 = Satz des Pythagoras Page 6 of 6