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Physik

Von Sekundarstufe eins bis in die Oberstufe begleitet Dich das Schulfach Physik. Dabei lernst Du Formeln, Definitionen und Aufgaben kennen. StudySmarter kann Dir helfen, den Inhalt zu verstehen, festigen und zu erweitern, sodass Du keine Probleme mehr haben wirst in Physik Aufgaben zu lösen. 

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Physik lernen – Überblick

Von Sekundarstufe eins bis in die Oberstufe begleitet Dich das Schulfach Physik. Dabei lernst Du Formeln, Definitionen und Aufgaben kennen. StudySmarter kann Dir helfen, den Inhalt zu verstehen, festigen und zu erweitern, sodass Du keine Probleme mehr haben wirst in Physik Aufgaben zu lösen.

Mithilfe der kostenlosen App kannst Du Lernpläne, Lerngruppen und Inhalte erstellen. Ob Du dabei allein lernst oder mit anderen, ist Dir selbst überlassen. Du kannst auf Tausende Karteikarten und Zusammenfassungen zugreifen, die von über fünf Millionen Nutzer*innen fleißig erstellt wurden. Alternativ kannst Du auch selbst welche einpflegen oder auf die professionellen Originals der Lernapp zugreifen.

Physik Themen

Die Physik beschäftigt sich mit den grundlegenden Gesetzen der Natur. Deshalb gehört es auch zu den Naturwissenschaften. Aber was genau heißt das jetzt?

Um das herauszufinden, ist es hilfreich, Dir die Teilgebiete der Physik anzusehen. Einige von ihnen findest Du im Folgenden.

  • Astronomie: Erforschung von Himmelskörpern, wie Sterne und Planeten
  • Energie in Natur und Technik: Umwandlung von Energie zur Nutzung im Alltag
  • Spezielle Relativitätstheorie: baut auf der klassischen Physik auf und erweitert sie durch eine zusätzliche Perspektive
  • Quantenmechanik: Forschung der kleinsten Teilchen der Welt, den Quanten

Es gehören außerdem die fünf klassischen Zweige der Physik dazu, mit denen Du sicher schon einmal in Berührung gekommen bist, da sie Dich Deine ganze Schulzeit lang begleiten.

Mechanik

Die Mechanik beschäftigt sich mit der Bewegung von Energien. Dabei kannst Du sie in weitere Teilgebiete untergliedern, wie das folgende Schaubild zeigt.

Physik Themen Mechanik StudySmarter

Bewegung ohne Kräfte wird dabei Ruhe genannt und drückt aus, dass ein Gegenstand an einer Stelle bleibt. Bei der Dynamik, also der Wirkung von Kräften bewegt sich der Gegenstand, entweder durch Einwirkung von Außen oder von allein. Ein Beispiel dafür ist ein Auto, das an einer Stelle steht oder sich fortbewegt.

Zu der Beschreibung von Bewegung gehören Ort, Zeit, Geschwindigkeit und Beschleunigung. Wie Du daraus eine Formel erhalten kannst, lernst Du in der Erklärung "Mechanik".

Elektrizitätslehre

Viele alltägliche Phänomene beruhen auf den Prinzipien der Elektrizitätslehre. Warum gibt es zum Beispiel verschiedene Sicherungen in Deiner Wohnung? Oder warum leuchten zwei Lampen in Reihenschaltung unterschiedlich hell?

Elektrische Bauteile (wie z. B. Lampen) liegen dabei immer in einem geschlossenen Stromkreis. Ist der Stromkreis geschlossen, fließen negativ geladene Ladungsträger, sogenannte Elektronen, zum Pluspol der Spannungsquelle. In Deiner Wohnung ist es daher empfehlenswert, verschiedene Lampen parallel in einen Stromkreis einzubringen.

Mehr zum Thema Stromkreis oder Parallelschaltung lernst Du in der Zusammenfassung "Elektrischer Stromkreis".

Ein weiteres, sehr wichtiges Themengebiet der Elektrizitätslehre sind elektrische und magnetische Felder. Jeder Stromfluss erzeugt ein magnetisches Feld und umgekehrt. Dieses Phänomen wird in der Physik als elektromagnetische Induktion bezeichnet, wodurch sich zum Beispiel die Funktionsweise von Induktionsherden erklären lassen.

Optik

Optik kennst Du vermutlich schon vom Optiker, der Deine Sehstärke prüft. Genau darum geht es in diesem Teilgebiet der Physik: sehen. Die Optik umfasst verschiedene Bereiche, die Du in der folgenden Tabelle etwas näher kennenlernst.

StrahlenoptikWellenoptik
  • Licht als Strahl
  • Brechungsgesetze, Lichtbrechung und Prismen (Dispersion)
  • Schattenarten
  • Licht als Wellen: Überlagerung von Lichtwellen (Superposition)
  • Berechnung von Wellenlängen
  • Charakterisieren von Farbspektren

Wärmelehre

Ein weiteres wichtiges Thema in Physik ist die Wärmelehre, die auch oft Thermodynamik genannt wird. Sie untersucht Veränderungen eines Körpers durch Wärmezufuhr oder -abgabe und beschäftigt sich somit mit Prozessen, bei denen Wärme beteiligt ist.

Den Grundpfeiler der Wärmelehre stellen dabei die vier Hauptsätze der Thermodynamik, die in der Tabelle unten kurz erklärt werden.

Hauptsatz (HS)Aussage
Nullter HS: Gesetz des thermischen GleichgewichtsZwei Körper streben eine gemeinsame Gleichgewichtstemperatur an, wenn sie aufeinandertreffen.
Erster HS: Energieerhaltungssatz U = Q + WÄnderung der inneren Energie U ist gleich der Summe der Änderung der Wärme Q und der Arbeit W.
Zweiter HS: Richtung der EnergieumwandlungMechanische Arbeit kann in Wärme umgewandelt werden. Wird Wärme aber in mechanische Arbeit umgewandelt, geht Energie verloren.
Dritter HS: Nernstsches WärmetheoremDer absolute Nullpunkt (0 Kelvin = -273,15 °C) kann angenähert, aber nie erreicht werden.

Du bist Dir nicht sicher, was das bedeutet? Dann schau direkt in die Erklärung "Hauptsätze der Thermodynamik" um die Grundlagen zu festigen.

Kernphysik

Ein weiteres, schulrelevantes Themengebiet der Physik ist die Kernphysik. Dabei beschäftigst Du Dich mit den kleinsten Teilchen der Wissenschaft, den Atomen. Mit der Kernphysik kannst Du erklären, wie Atomkraftenergie funktioniert und wo der Unterschied zwischen Kernfusion und Kernspaltung liegt.

Bei Kernspaltung geht es darum, ein Atom zu teilen und daraus Energie zu gewinnen, bei Kernfusion werden Atome zusammengeführt. Was das alles mit Protonen und Neutronen zu tun hat, erfährst Du in der Zusammenfassung "Anwendung der Kernphysik".

Warum mit StudySmarter lernen?

Nachdem Du Dir einen ersten Überblick über die Teilgebiete der Physik verschafft hast, kannst Du nun tiefer in die Materie einsteigen. StudySmarter bietet einen intelligenten Lernplan, welcher den Lernfortschritt protokolliert und die Motivation während des Lernens durch Lerntrophäen aufrechterhält.

Die Vorteile von StudySmarter auf einen Blick:

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Häufig gestellte Fragen zum Thema Physik

Um Physik zu lernen, ist es hilfreich, wenn Du Herleitungen und Zusammenhänge verstehst und nicht nur Formeln lernst. Bei den Aufgaben in der Physik werden meisten Deine mathematischen Fähigkeiten und Konzepte der Physik abgefragt. Deshalb ist es wichtig, viele Übungen zu lösen, um Deine Fähigkeiten zu trainieren.

In der Physik gibt es die Themen Elektrizitätslehre, Wärmelehre, Mechanik, Optik, Quantenmechanik, Energie in Natur und Technik, die spezielle Relativitätstheorie, Astronomie, sowie die Kernphysik.

Physik einfach erklärt ist die Naturwissenschaft, die sich mit den Phänomenen der Natur beschäftigt und diese erklärt. 

Was sind Einsteins Postulate? 

Relativitätsprinzip: Alle Inertialsysteme sind gleichwertig, d. h., alle Naturgesetze haben in jedem Inertialsystem die gleiche Form. 

Konstanz der Lichtgeschwindigkeit: Die Vakuumlichtgeschwindigkeit ist in allen Inertialsystemen gleich.

Was ist das Inertialsystem?

Bezugssystem, in dem das 1. Newton’sche Gesetz (Trägheitsgesetz) uneingeschränkt gültig ist

Wann gelten Einsteins Postulate? 

Die Postulate gelten stets, ihre Auswirkungen machen sich aber erst bei Geschwindigkeiten oberhalb etwa 10 % der Lichtgeschwindigkeit bemerkbar (Faustregel v > 0,1 c). Sie müssen dann bei Berechnungen berücksichtigt werden (relativistische Rechnung).

Was ist der erste Grundversuch zum Fotoeffekt (qualitativ)?

Geeignete Beleuchtung löst Elektronen aus einer Metalloberfläche:

  • Trifft (UV-reiches) Licht einer Hg-Dampflampe auf eine negativ geladene Zinkplatte, wird diese entladen (Nachweis: Elektroskopausschlag geht zurück). Glühlampenlicht bewirkt keine Entladung.
  • Durchdringt das Hg-Licht vorher eine Glasplatte, findet keine Entladung statt.
  • Eine positiv geladene Zinkplatte wird nicht entladen.

Nenne zwei typische Interferenzexperimente bei denen das Wellenverhalten von materiellen Teilchen auftritt

  • Doppelspaltexperiment
  • Streuung am Einkristall

Was sind die wellenmechanischen Formulierungen?

  • Der Ausgang eines Experiments im Bereich von Quantenobjekten ist vom Zufall bestimmt. 
  • Die Quantenmechanik beschreibt nicht wie die klassische Physik das deterministische Verhalten eines einzelnen Teilchens, sondern das statistische Verhalten einer Gesamtheit von Objekten.
  • Eine Gesamtheit quantenphysikalischer Objekte wird durch eine Wellenfunktion Ψ(x, t) beschrieben. Die Wellenfunktion dient zur Beschreibung von Wahrscheinlichkeiten, hat aber keine anschauliche Bedeutung.
  • Das Quadrat des Betrags der Wellenfunktion |Ψ(x, t)|² stellt eine Wahrscheinlichkeitsdichte dar. Der Ausdruck |Ψ(x, t)|²*Δx beschreibt die Wahrscheinlichkeit, zum Zeitpunkt t ein Quantenobjekt aus dem Ensemble in einem Bereich Δx um den Ort x herum zu finden (Aufenthaltswahrscheinlichkeit).
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