Formelsammlung Physik

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1 Energie, Arbeit, Leistung: Arbeit [J] W = F s Wärme [J] Q = c m Δθ Elektrische Energie [J] E = U I t Spannenergie [J] E = 1 2 Ds Kinetische Energie [J] E "# = 1 2 mv Potentielle Energie [J] E "# = mgh Innere Energie [J] 1. Hauptsatz der Thermodynamik ΔE ""#$# = W + Q Leistung [W] P = E t Elektrische Stromstärke [A] I = Q t Elektrische Spannung [V] U = E Q Elektrischer Widerstand [Ω ] R = U I Wirkungsgrad η = E "#$%&% E ""#$#%&#'

2 Impuls: p = m v Impuls [kg m/s] Δp = F Δt p = F Zentraler elastischer Stoß v = m v + m 2v v m + m v = m v + m 2v v m + m Zentraler idealer unelastischer Stoß v = m v + m v m + m Rotation: Frequenz oder Drehzahl [Hz] oder [s ] Anzahl der Umläufe in der Sekunde f = 1 T Winkelgeschwindigkeit ω = Δφ Δt Kreisfrequenz [s ] ω = 2π T = 2π f Bahngeschwindigkeit [m/s] v = 2πr T v = ω r Zentripetalbeschleunigung [ ] a = v r = ω r Zentripetalkraft [N] F = m a = mv r = m ω r

3 Geradlinige Bewegungen: Kraft F = Δp Δt = ma gleichmäßig beschleunigte Bewegung Zeit-Weg-Gesetz a = constant = Δv Δt = v v t t s = 1 2 at + v t + s Zeit-Geschwindigkeit-Gesetz v = a t + v (gleichförmige geradlinige Bewegung) Zeit-Weg-Gesetz v = constant = Δs Δt = s s t t s = v t + s Erdbeschleunigung g g 10 m s Mechanische Energieformen: Kinetische Energie [J] E "# = 1 2 mv Potentielle Energie [J] E "# = mgh

4 Formelsammlung Physik Würfe: 𝑣 = 𝑣 𝑔𝑡 Senkrechter Wurf nach unten 𝑠 = 𝑣 𝑡 𝑔𝑡 𝑣 = +𝑣 𝑔𝑡 𝑠 = +𝑣 𝑡 𝑔𝑡 Senkrechter Wurf nach oben Steigzeit : 𝑡 = Steighöhe : ℎ = 𝑎 = 0 𝑎 = 𝑔 𝑣 = 𝑣 𝑣 = 𝑔𝑡 𝑠 = 𝑣 𝑡 𝑠 = 𝑔 𝑡 Waagerechter Wurf = Bahnkurve: 𝑠 = 𝑔 Wurfzeit: 𝑡 = Wurfweite: 𝑠 = 𝑣 𝑡 = 𝑣 2ℎ/𝑔 𝑠 2ℎ/𝑔 𝑎 = 0 𝑎 = 𝑔 𝑣 = 𝑣 cos 𝛼 𝑣 = 𝑔𝑡 + 𝑣 sin 𝛼 𝑠 = 𝑣 𝑡 cos 𝛼 𝑠 = 𝑔 𝑡 + 𝑣 𝑡 sin 𝛼 Bahngleichung/ Bahnkurve: Schiefer Wurf Pawletko HvGG 𝑠 = 𝑔 𝑠 + 𝑠 𝑡𝑎𝑛 (𝛼) 2𝑣 cos 𝛼 Wurfzeit: 𝑡 = 2𝑡 = 2 Wurfhöhe: ℎ = Wurfweite: 𝑠 = "# "# () "#()

5 Formelsammlung Physik Elektrische Ladung und Wechselwirkungskraft: Ladung 𝑄 [𝐶] und Stromstärke 𝐼 [𝐴] 𝐼= Coulombsches Gesetz: 𝐹= (Elektrische Feldkonstante 𝜖 = 8,854 10" ) " " bzw. 𝐼 = " " " bzw. 𝐼 = 𝑄 𝑄, 𝑄 : Ladung zweier punktförmiger Körper oder Metallkugeln, 𝑟 : Abstand der Körper bzw. der Kugelmittelpunkte Elektrisches Feld: Elektrische Feldstärke 𝐸 [𝑉/𝑚] 𝐸= Elektrische Feldstärke im homogenen Feld eines Plattenkondensators 𝐸= " (Kraft 𝐹 auf eine Probeladung 𝑞" ) (𝐸= mit 𝜎 = 𝑄/𝐴 ) 𝑈: Spannung zwischen den Kondensatorplatten 𝑑: Abstand der Kondensatorplatten Elektrische Feldstärke 𝐸 im Radialfeld eines punktförmigen Körpers oder einer Metallkugel mit der Ladung 𝑄: 𝐸= 1 𝑄 4𝜋𝜖 𝑟 Elektrisches Potential 𝜑 [𝑉] 𝜑= Elektr. Spannung 𝑈 [𝑉] zwischen Punkten A und B 𝑈 = 𝜑 𝜑 = 𝛥𝜑 potentielle Energie einer Ladung 𝑞 in einem Punkten 𝑊 =𝑈 𝑞 " (pot. Energie 𝑊 einer Probeladung 𝑞" ) A und B der Spannungsdifferenz 𝑈 [𝑉]: Elektrisches Potential 𝜑 [𝑉] eines Radialfeldes 𝜑 = 1 𝑄 4𝜋𝜖 𝑟 Kondensatoren: Kapazität 𝐶 [𝐹] Kapazität eines Plattenkondensators 𝐶= 𝑄 𝜎𝐴 = 𝑈 𝑈 𝐶 = 𝜖 𝜖 (𝜖 : relative Permittivität) A: Fläche der Kondensatorplatten, d: Abstand der Kondensatorplatten Spannung 𝑈 beim Laden und Entladen eines Kondensators der Kapazität 𝐶 über einen Widerstand 𝑅 𝑈(𝑡) = 𝑈 (1 𝑒 " ) (beim Laden) Energie 𝑊 [𝐽] des elektrischen Feldes 𝐸 in einem Plattenkondensator. 𝑊 = 𝜖 𝐴 𝑑 𝐸 Pawletko HvGG 𝑈(𝑡) = 𝑈 𝑒 " (beim Entladen)

6 Die Richtung der magnetischen Feldlinien gibt in jedem Punkt an, wie sich der Nordpol einer frei drehbaren kleinen Magnetnadel ausrichtet. Die magnetischen Feldlinien verlaufen vom magnetischen Nord- zum magnetischen Südpol. Magnetische Feldstärke (Flussdichte): B B = F I s (Kraft F auf einen von Stromstärke I durchflossenen Leiter der Länge s, der Senkrecht zu den magnetischen Feldlinien steht) Einheit Tesla T = Magnetische Feldstärke in einer langen materiegefüllten Spule B = μ μ I N l μ : magnetische Feldkonstante " μ = 4π 10 m μ : relative Permeabilität des Materials N: Windungszahl der Spule l: Länge der Spule I: Stromstärke in der Spule Lorentzkraft F L F = q v B sin α q: Ladung v: Geschwindigkeit B: magnetische Feldstärke α: Winkel zwischen den Feldlinien und der Bewegugsrichtung Kreisbahn elektrisch geladener Teilchen in einem homogenen Magnetfeld (Feldlinien senkrecht zu Bahn) F = F m v r = q B r: Radius v: Teilchengeschwindigkeit q: Teilchenladung B: magnetische Feldstärke Hallspannung U H (Hallefekt) U = R I d B R : Hallkonstante des Materials I: Stromstärke d: Ausdehnung der Hallsonde in Richtung der Feldlinien