Physik

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Diese Seite dient zur Dokumentation meiner Lernfortschritte und meiner Vorbereitung auf die Ausbildung mit BMS.

Es handelt sich hierbei nicht um ausführliche Texte, sondern primär um eine Sammlung von Formeln und eventuell kurzen Erklärungen.

Ziel ist es, meine Lernbemühungen nachvollziehbar zu machen.

Der folgende Lernplan wurde mit Unterstützung von ChatGPT und Grok erstellt und strukturiert meine Vorbereitung.

Lernplan Physik

  • Monat 1: Mechanik Grundlagen (März, 31 Tage)
    • Tag 1-3: Einführung, Einheiten, SI-System
    • Tag 4-7: Newtonsche Gesetze
    • Tag 8-11: Geschwindigkeit, Beschleunigung, freier Fall
    • Tag 12-15: Wurfbewegungen
    • Tag 16-19: Energie & Arbeit
    • Tag 20-23: Leistung, Energieerhaltung
    • Tag 24-28: Praxisaufgabe: Berechne Stromverbrauch von Geräten
    • Tag 29-31: Wiederholung & Übungen
  • Monat 2: Mechanik Vertiefung (April, 30 Tage)
    • Tag 1-3: Impuls, Impulserhaltung
    • Tag 4-7: Reibung
    • Tag 8-11: Schwingungen & Pendel
    • Tag 12-15: Elastische Stöße
    • Tag 16-20: Praxisaufgabe: Analysiere Kühlung (z. B. Lüfterleistung)
    • Tag 21-25: Wiederholung & Übungen
    • Tag 26-30: Puffer/Flexzeit
  • Monat 3: Elektrizität & Magnetismus (Mai, 31 Tage)
    • Tag 1-3: Elektrische Ladung, Coulomb-Gesetz
    • Tag 4-7: Elektrisches Feld, Spannung
    • Tag 8-11: Strom, Widerstand, Ohmsches Gesetz
    • Tag 12-15: Reihen- & Parallelschaltungen
    • Tag 16-19: Magnetfeld & Elektromagnetismus
    • Tag 20-23: Induktion
    • Tag 24-27: Praxisaufgabe: Plane eine einfache Schaltung (z. B. Netzteil)
    • Tag 28-31: Wiederholung & Übungen
  • Monat 4: Thermodynamik kompakt (Juni, 30 Tage)
    • Tag 1-3: Temperatur, Wärmemenge
    • Tag 4-7: Wärmeleitung, Konvektion
    • Tag 8-11: Ideale Gase, Gasgesetze
    • Tag 12-15: Hauptsätze der Thermodynamik
    • Tag 16-20: Praxisaufgabe: Analysiere Serverraum-Temperatur
    • Tag 21-25: Wiederholung & Übungen
    • Tag 26-30: Puffer/Flexzeit
  • Monat 5: Wellen & Optik (Juli, 31 Tage)
    • Tag 1-3: Mechanische Wellen, Schall
    • Tag 4-7: Reflexion, Brechung
    • Tag 8-11: Licht als Welle (Doppelspalt)
    • Tag 12-15: Linsen, Spiegel
    • Tag 16-20: Praxisaufgabe: Untersuche Netzwerkkabel (z. B. Lichtleiter)
    • Tag 21-27: Wiederholung aller Monate
    • Tag 28-31: Puffer/Flexzeit

Tag 1-3 - Einführung, Einheiten, SI-System

Heute habe ich die wichtigen SI-Einheiten für diesen Monat gelernt.

SI-Einheiten (Le système International d'Unités) sind Standartisierte Werte und Einheiten.

SI-Einheiten

Grösse Symbol SI-Einheit Formel
Länge \( l \) oder \( s \) Meter (m) \( s = v \cdot t \)
Masse \( m \) Kilogramm (kg) -
Zeit \( t \) Sekunde (s) \( v = \frac{s}{t} \)
Kraft \( F \) Newton (N) \( F = m \cdot a \)
Energie / Arbeit \( E \) oder \( W \) Joule (J) \( E = F \cdot s \)
Leistung \( P \) Watt (W) \( P = \frac{E}{t} \)
Beschleunigung \( a \) \( \text{m/s}^2 \) \( a = \frac{\Delta v}{\Delta t} \)
Impuls \( p \) \( \text{kg·m/s} \) \( p = m \cdot v \)

Länge, Masse und Zeit sind Basisgrössen.

Kraft \( F \) lässt sich aus Masse und Beschleunigung berechnen.

Energie / Arbeit \( E \) / \( W \) ist Kraft \( F \) mal Weg \( s \).

Leistung \( P \) ist die pro Zeit \( t \) erbrachte Energie \( E \).

Beschleunigung \( a \) ist die Veränderung \({\Delta} \) der Geschwindigkeit \( v \) pro Zeiteinheit \( t \).

Beispiel:

Ein Motorrad fährt mit einer Geschwindigkeit von \( v_1 = 10 \,\text{m/s} \) und beschleunigt innerhalb von \( t = 4 \) Sekunden auf \( v_2 = 30 \,\text{m/s} \). Wie gross ist die Beschleunigung?

Lösung

\( a = \frac{\Delta v}{\Delta t} \)

Schritt-für-Schritt-Berechnung:

  1. Bestimme die Änderung der Geschwindigkeit: \[ \Delta v = v_2 - v_1 = 30 \,\text{m/s} - 10 \,\text{m/s} = 20 \,\text{m/s} \]
  2. Setze die Werte in die Formel ein: \[ a = \frac{20 \,\text{m/s}}{4 \,\text{s}} \]
  3. Berechne die Beschleunigung: \[ a = 5 \,\text{m/s}^2 \]

Antwort:

Die Beschleunigung beträgt \( 5 \,\text{m/s}^2 \).

Tag 4-7 - Newtonsche Gesetze

Es gibt drei Newtonsche Gesetze:

  • 1. Newtonsches Gesetz - Trägheitsgesetz
  • Ein Körper bleibt in Ruhe oder gleichmässiger Bewegung, solange keine äussere Kraft auf ihn wirkt.

  • 2. Newtonsches Gesetz - Aktionsprinzip \( F = m \cdot a \)
  • Die Beschleunigung eines Körpers ist direkt proportional zur einwirkender Kraft und umgekehrt propotional zur Masse.

  • 3. Newtonsches Gesetz - Wechselwirkungsgesetz (Aktion = Reaktion)
  • Jede Aktion erzeugt eine gleich grosse, aber entgegengesetzte Reaktion.

Tag 8-11 - Geschwindigkeit, Beschleunigung, Freier Fall

Formel für gleichmässige Geschwindigkeit:

\( v = \frac{s}{t} \)

Grösse Symbol Einheit
Geschwindigkeit \( v \) Meter pro Sekunde (m/s) oder Kilometer pro Stunde (km/h)
Strecke \( s \) Meter (m)
Zeit \( t \) Sekunden (s)

Beispiel:
Ein Auto fährt 150 km in 3 Stunden.

Berechnung der Geschwindigkeit: \[ v = \frac{150\, \text{km}}{3\, \text{h}} = 50\, \text{km/h} \]

Das Auto fährt mit 50 km/h.


2. Beschleunigung \(a\) – Wie schnell ändert sich die Geschwindigkeit?

Die Beschleunigung \(a\) sagt aus, wie schnell sich die Geschwindigkeit ändert.

Formel für Beschleunigung:

\( a = \frac{\Delta v}{\Delta t} \)

Grösse Symbol Einheit
Beschleunigung \( a \) Meter pro Sekunde² (m/s²)
Geschwindigkeitsänderung \( \Delta v \) Meter pro Sekunde (m/s)
Zeit \( \Delta t \) Sekunden (s)

3. Freier Fall

Formel für Geschwindigkeit beim freien Fall:

\( v = g \times t \)

Formel für Fallstrecke:

\( s = \frac{1}{2} g \times t^2 \)

Grösse Symbol Einheit
Erdbeschleunigung \( g \) 9.81 m/s²
Fallzeit \( t \) s
Geschwindigkeit nach \( t \) Sekunden \( v \) m/s
Fallstrecke \( s \) m

Beispiel:
Ein Stein fällt 3 Sekunden lang.

Berechnung der Geschwindigkeit nach 3 Sekunden: \[ v = 9.81 \frac{\text{m}}{\text{s}^2} \times 3\text{s} = 29.43 \text{m/s} \]

Nach 3 Sekunden hat der Stein eine Geschwindigkeit von 29.43 m/s.

Tag 12-15 - Wurfbewegung

comming soon