Physik für Biologinnen/Biologen an der Universität Wien

Karteikarten und Zusammenfassungen für Physik für Biologinnen/Biologen an der Universität Wien

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Mechanik Grundbegriffe

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Elektr. Energie und Leistung 

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Mathematische Größen in der Physik 

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1. Newton'sche Axiom 

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Leistung

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2. Newton'sche Axiom

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Beschleunigte Bewegung 

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Arten von Kräften 

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Größen der Drehbewegung (= Rotation)

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Energie 

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3. Newton'sche Axiom

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Gleichförmige Bewegung

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Physik für Biologinnen/Biologen

Mechanik Grundbegriffe

Bewegungsarten: Translation, Rotation, Schwingung 

Translation: alle Massenpunkte eines Körpers haben parallele Geschwindigkeitsvektoren 

Rotation: Massenpunkte bewegen sich in konzentrischen Kreisen um Drehachse --> Richtung d. Geschw. ändert sich mit Zeit 

Schwingung: zeitlich periodische Bewegung eines Körpers um eine Ruhelage 


--> Bezugssystem: Bewegungen nur relativ zur Umgebung 


Physik für Biologinnen/Biologen

Elektr. Energie und Leistung 

- durch Einfluss v. elektr. Spannung --> Ladungen bewegt 

- Arbeit: Joulsches Gesetz --> Formel 

- Formel 

- Leistung --> Formel 


Physik für Biologinnen/Biologen

Mathematische Größen in der Physik 

- skalare Größen: Zahlenwert mit Einheit (Bsp: Zeit, Temperatur, Energie, Leistung,...)

- vektorielle Größen: Betrag & Richtung

- Skalarprodukt: Produkt zweier Vektoren

ergibt skalare Größe Bsp: Arbeit   

- Vektorprodukt: Produkt zweier Vektoren ergibt Vektor, der normal auf Fläche steht 

Physik für Biologinnen/Biologen

1. Newton'sche Axiom 

Trägheitsprinzip:

- Körper verharrt in Ruhe/gleichförmiger, geradliniger Bewegung solange keine Krafteinwirkung (Bsp: Ball rollt --> auf ihn wirkt Kraft)

- keine Bewegungsänderung, wenn Summe von F = 0 (Summe der Kräfte)

- Impuls: Masse des Körpers * Geschwindigkeit = const. 

Physik für Biologinnen/Biologen

Leistung

- wie schnell wird Arbeit verrichtet 

- = Arbeit durch Zeiteinheit J/s in Watt

Bsp. Bergsteiger:

Masse * Schwerebeschleunigung * Höhe = potentielle Energie (viel Energie - wenig Leistung)

Bsp. 100m Sprint: 

Masse * Schwerebeschleunigung / 2 = kinetische Energie (wenig Energie - enorme Leistung)



Physik für Biologinnen/Biologen

2. Newton'sche Axiom

Aktionsprinzip:

- Änderung der Bewegung einer Masse = proportional zur einwirkenden Kraft 

- Definition Kraft: F in Newton --> Formel 

- Kraft = Änderung des Impulses 


Physik für Biologinnen/Biologen

Beschleunigte Bewegung 

- Betrag und/oder Geschwindigkeit ändert sich mit Zeit 

- Formel: durchschnittl. Geschw. durch durschschnittl. Zeit in m/s^2

Physik für Biologinnen/Biologen

Arten von Kräften 

eingeprägte Kraft

 Ursache/Eigenschaften:

Ursprung in Masse, (Elementar-)Ladungen, abstandsabhängig 

Bsp: Gravitationskraft, Elektromagnetische WW, schwache/starke WW


Trägheitskräfte

 Ursache/Eigenschaften:

Ursprung in Beschleunigung relativ zum Inertialsystem*

Inertialsystem = System, in dem sich Körper entw. relativ zu diesem System gleichförmig, geradlinig bewegt od. in Ruhe verharrt

Bsp: Zentrifugalkraft, Corioliskraft 


Zentripetal-und Zentrifugalkraft

- bei gekrümmter Bahnkurve --> Kraftwirkung notwendig

- Zentripetalkraft: hält Körper auf Kreisbahn (Formel)

- Ruhe relativ zum rotierenden System: Kraft muss verschwinden --> d.h. Zentripetalkraft wird durch Zentrifugalkraft kompensiert  


Anwendung Zentrifuge --> Formel und Abb. auf Seite 25 (auf Präsentation)!! 

Physik für Biologinnen/Biologen

Größen der Drehbewegung (= Rotation)

- Drehmoment: hiermit wird Körper in Drehung versetzt

- Trägheitsmoment: massiver Körper um Drehachse in Bewegung versetzt --> nahe an Drehachse --> leichte Rotation

- Drehimpuls: Trägheitsmoment * Winkelgeschw.  

Physik für Biologinnen/Biologen

Energie 

- Definition Arbeit: Kraft * Weg 

- Hebarbeit (Formel), Beschleunigungsarbeit(Formel)

- gespeicherte Arbeit: = Energie: (potenziell od. kinetisch); in Joule

angegeben 

- Rotationsenergie (Formel)

Physik für Biologinnen/Biologen

3. Newton'sche Axiom

Reaktionsprinzip: 

- Kräfte treten paarweise auf, sind gleichgroß, wirken entgegengesetzt!

- Körper A übt Kraft auf Körper B aus (=actio) --> gleichgroße aber entgegengesetzte Kraft von Körper B wird auf Körper A ausgeübt (=reactio)

 

 

Physik für Biologinnen/Biologen

Gleichförmige Bewegung

- in gleichen Zeiten = gleiche Wege zurückgelegt 

- v konstant (Betrag & Richtung verändern sich nicht)

- Formel: Wegdifferenz durch Zeitdifferenz = Delta s/ Delta t 

- Umrechnung: 1km/h = 1000m/3600s = 1/3,6m/s = 0,278m/s

100km/h = 27,8m/s; 10m/s = 36km/h


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