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Zu den grundlegenden Eigenschaften von Körpern und Stoffen gehört es, ein Volumen und eine Masse zu haben. Kennzeichnend für jeden Stoff ist seine Dichte. Der Aufbau der Stoffe kann mit einem einfachen Teilchenmodell beschrieben werden.
Zur Beschreibung von Körpern werden die Modell Massepunkt und starrer Körper genutzt. Getestet werden Kenntnisse über grundlegende Eigenschaften von Körpern und Stoffen.

Hier kannst du dich selbst testen. So kannst du dich gezielt auf Prüfungen und Klausuren vorbereiten oder deine Lernerfolge kontrollieren.

Multiple-Choice-Test zum Thema "Physik- Eigenschaften von Körpern und Stoffen".

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Die Gravitation oder Massenanziehung wirkt überall. So wird unser Körper ständig von der Erde angezogen und umgekehrt. Isaac Newton fand das Gravitationsgesetz, das nicht nur auf der Erde gilt, sondern auch die Bewegung der Himmelskörper bestimmt. Die Gesetze der Planetenbewegung wurden von Johannes Kepler formuliert, bevor das Gravitationsgesetz und damit die Ursache der Bewegung bekannt war. Im Test wird geprüft, ob die grundlegenden Größen und Zusammenhänge verstanden sind und angewendet werden können.

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Multiple-Choice-Test zum Thema "Physik - Gravitation".

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Impuls und Drehimpuls sind grundlegende physikalische Größen. Während es beim Impuls um translatorische Bewegungen geht, bezieht der Drehimpuls auf die Rotation von Körpern um eine Drehachse. Für beide Größen gilt jeweils ein Erhaltungssatz. Im Test wird das Verständnis von Größen und Zusammenhängen aus diesem Themenfeld geprüft.

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Multiple-Choice-Test zum Thema "Physik - Impuls und Drehimpuls".

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Die Mechanik starrer Körper kann unterteilt werden in die Statik starrer Körper und in die Dynamik rotierender starrer Körper. Gearbeitet wird mit dem Modell starrer Körper. Das bedeutet: Es wird sowohl die Form der Körper als auch die Verteilung ihrer Masse bezüglich einer Drehachse berücksichtigt. Beispiele für rotierende starre Körper sind Wellen bei Maschinen, Schwungräder, die Rotoren einer Windkraftanlage oder auch die Räder von Pkws. Im Test geht es um grundlegende Begriffe und Gesetze der Mechanik starrer Körper sowie um einige Anwendungen.

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Multiple-Choice-Test zum Thema "Physik - Mechanik starrer Körper".

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Zentrale Größen der Physik sind die Größen Energie, Arbeit und Leistung. Sie spielen auch weit über die Physik hinaus eine Rolle, insbesondere der Begriff Energie und solche damit zusammenhängenden Begriff wie Energieversorgung, Energieerhaltung, Energietransport oder Energieentwertung. Der Test dient der Prüfung grundlegender Kenntnisse über Energie, Arbeit und Leistung.

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Multiple-Choice-Test zum Thema "Physik - Energie, mechanische Arbeit und Leistung".

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Mechanische Schwingungen und Wellen können wir an Teichen und Seen beobachten. Erdbebenwellen können zu verheerenden Zerstörungen führen. Ohne Schwingungen und Wellen wären Musikinstrumente undenkbar. Federschwinger und Fadenpendel sind einfache Schwinger, die sich gut mathematisch beschreiben lassen. Trotz der Vielfalt der Schwingungen und Wellen gibt es viel Gemeinsames. Das gilt vor allem für die Beschreibung und die Eigenschaften von mechanischen Schwingungen und Wellen. Im Test können Sie prüfen, wie sicher Ihre Kenntnisse aus diesem Themenbereich sind.

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Multiple-Choice-Test zum Thema "Physik - Mechanische Schwingungen und Wellen".

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Kugelstoßen, Diskuswerfen, Speerwerfen, die Bewegungen eines Fußballs oder eines Golfballs beim Abschlag oder der Sprung eines Pferdes über ein Hindernis sind aus physikalischer Sicht Würfe. Es geht bei diesen Sportarten darum, eine möglichst große Weite oder eine möglichst große Höhe zu erzielen. Dabei treten bei den einzelnen Sportarten Besonderheiten auf, die zu Abweichungen von der Theorie der Würfe führen und die beachtet werden müssen, wenn man optimale Leistungen erzielen will.

Schwingungen können in unterschiedlicher Weise dargestellt werden. Eine Möglichkeit besteht in der mathematischen Beschreibung mithilfe der Schwingungsgleichung $y=y_{\max }\cdot \sin (\omega \cdot t+{\phi }_0)$.
Eine zweite Möglichkeit ist die Darstellung in y-t-Diagrammen, die man auch experimentell durch eine der vielfältigen Formen der Schwingungsaufzeichnung gewinnen kann.
Für harmonische Schwingungen gibt es noch eine dritte, recht anschauliche und leicht zu realisierende Möglichkeit, die Zeigerdarstellung. Dabei wird genutzt, dass man eine harmonische Schwingung als Projektion eines gleichförmig rotierenden Zeigers auf eine Achse auffassen kann.

Die Zeit gibt an, wie groß die Dauer zwischen zwei Ereignissen ist.
Formelzeichen: t
Einheit: eine Sekunde (1 s)
Statt von Zeit spricht man manchmal auch von Zeitdauer oder von Zeitintervall. Gemeint ist damit immer die Dauer zwischen zwei Ereignissen, also eine Zeit. Davon zu unterscheiden ist der Zeitpunkt, unter dem ein bestimmter Moment verstanden wird.
Schon im Altertum wurde mithilfe von Sonnenuhren die Zeit gemessen. Viele Jahrhunderte lang wurden Wasser- und Sanduhren als Zeitmesser genutzt. Entscheidende Fortschritte wurden im 16. Und 17. Jahrhundert mit der Konstruktion der ersten mechanischen Uhren (Nürnberger Ei von PETER HENLEIN) und der Nutzung von Pendelschwingungen für Uhren (HUYGENS, HOOKE) erzielt. 1929 wurde die erste Quarzuhr gebaut, 1948 die erste Atomuhr. Bei diesen Uhren tritt in 200.000 Jahren eine Abweichung von weniger als einer Sekunde auf.

Ein zentraler elastischer Stoß zwischen zwei Körpern ist dadurch gekennzeichnet, dass

• nur elastischen Wechselwirkungen auftreten,
• sich die Körper nach dem Stoß mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten weiterbewegen und
• die mechanische Energie erhalten bleibt.

Für einen solchen Stoß gilt der Impulserhaltungssatz und der Energieerhaltungssatz der Mechanik.

Energiebilanz, Energieerhaltungssatz, Energieerhaltungssatz der Mechanik, Impulserhaltungssatz, Reibuntgseffekte, zentraler gerader unelastischer Stoß
Ein zentraler unelastischer Stoß zwischen zwei Körpern ist dadurch gekennzeichnet, dass

• keine elastischen Wechselwirkungen auftreten,
• sich die Körper nach dem Stoß mit einer gemeinsamen Geschwindigkeit weiterbewegen und
• ein Teil der mechanischen Energie in andere Energieformen umgewandelt wird.

Für einen solchen Stoß gilt der Impulserhaltungssatz und der allgemeine Energieerhaltungssatz, nicht aber der Energieerhaltungssatz der Mechanik.

* 17.09.1857 Ischewskoje
† 19.09.1935 Kaluga

Er war ein russischer Lehrer und Naturforscher, der sich als einer der ersten mit Fragen der Raumfahrt beschäftigte und als „Vater der russischen Raumfahrt“ gilt. ZIOLKOWSKI war der Erste, der 1903 die Raketengrundgleichung zur Bestimmung der Endgeschwindigkeit einer Rakete veröffentlichte und auch Vorstellungen über Satelliten und Weltraumstationen entwickelte, mit denen er seiner Zeit weit voraus war.

Ein Zungenfrequenzmesser ist ein Gerät zur Messung der Frequenz. Dazu werden Metallzungen unterschiedlicher Länge zu Schwingungen angeregt. Stimmt die Erregerfrequenz und mit der Eigenfrequenz einer Metallzunge überein, so schwingt diese besonders stark. Die betreffende Frequenz kann an einer Skala abgelesen werden.

Eine adiabatische Zustandsänderung ist dadurch gekennzeichnet, das bei dem Prozess keine Wärme mit der Umgebung (Q = 0) ausgetauscht wird. Dies kann bei allen schnell ablaufenden thermodynamischen Vorgängen angenommen werden. Charakteristisch für adiabatische Vorgänge ist, dass sich alle drei Zustandsgrößen Temperatur, Druck und Volumen gleichzeitig ändern. Die Adiabate im p-V-Diagramm verläuft daher steiler als Isothermen und schneidet diese.
Zu unterscheiden ist zwischen einer adiabatischen Expansion und einer adiabatischen Kompression. Die Energiebilanzen ergeben sich aus dem 1. Hauptsatz der Thermodynamik. Für das Modell ideales Gas kann die Adiabate p = p(V) berechnet werden. Es ergeben sich die poissonschen Gesetze.

Zwischen Druck p, Volumen V und absoluter Temperatur T des idealen Gases besteht folgender Zusammenhang:

$\frac{p\cdot V}{T}=\text{konstant oder}\frac{p_1\cdot V_1}{T_1}=\frac{p_2\cdot V_2}{T_2}$

Für ein reales Gas ist die Zustandsgleichung anwendbar, wenn sich dieses näherungsweise wie das ideale Gas verhält. Das ist für fast alle Gase bei Zimmertemperatur der Fall.

Bezieht man die Gaskonstanten und andere Konstanten mit ein, so kann man die allgemeine Zustandsgleichung auch noch in weiteren Formen schreiben.

* 31.08.1663 Paris
† 11.10.1705 Paris

Er war ein französischer Physiker und Techniker und beschäftigte sich u. a. mit Messgeräten (Luftthermometer, Hygrometer), den Eigenschaften von Gasen und optischen Telegrafen. Er vermutete die Existenz einer tiefstmöglichen Temperatur.

Wasser hat eine besondere Eigenschaft, die es von fast allen anderen Flüssigkeiten unterscheidet. Es hat bei 4 °C sein kleinstes Volumen und damit seine größte Dichte. Sowohl bei Temperaturerhöhung als auch bei Temperaturerniedrigung vergrößert sich das Volumen und damit auch die Dichte von Wasser. Dieses nicht normale thermische Verhalten von Wasser wird in der Physik als Anomalie des Wassers bezeichnet.

Feste, flüssige und gasförmige Stoffe bestehen aus Atomen bzw. Molekülen. Deren Existenz war lange umstritten und konnte erst sicher am Anfang des 20. Jahrhunderts nachgewiesen werden. Die Anzahl von Atomen je Mol beträgt $\mathrm{6,022}\cdot {10}^{23}$ (AVOGADRO-Konstante). Damit sind in einem Gramm eines Stoffes ca. ${10}^{22}$Atome enthalten. Die Masse von Atomen liegt zwischen ${10}^{-27}{\text{kg und 10}}^{\text{-24}}\text{kg}$, der Radius von Atomen in der Größenordnung von ${10}^{-10}\text{m}$und der Kernradius bei ${10}^{15}\text{m}\text{.}$Aus ihm ergibt sich die Dichte der Kernmaterie, die für alle Atomkerne annähernd gleich groß ist und einen Wert von $\mathrm{1,8}\cdot {10}^{17}\frac{\text{kg}}{{\text{m}}^3}=\mathrm{1,8}\cdot {10}^{14}\frac{\text{g}}{{\text{cm}}^3}$hat. Die Abmessungen von Atomen können in unterschiedlicher Weise bestimmt werden. Im Beitrag sind Möglichkeiten dafür angegeben.

* 18.07.1853 in Arnheim
† 04.02.1928 in Haarlem

Er war ein bedeutender und vielseitiger niederländischer Physiker, der u.a. eine Elektronentheorie der Elektrizitätsleitung formulierte, wichtige Vorleistungen für die Entwicklung der speziellen Relativitätstheorie erbrachte und genauer die Kraft auf bewegte Ladungsträger in magnetischen Feldern (LORENTZ-Kraft) untersuchte.

Auf alle geladenen Teilchen oder Körper, die sich in einem magnetischen Feld nicht parallel zu den magnetischen Feldlinien bewegen, wirkt eine Kraft. Diese Kraft bezeichnet man nach dem niederländischen Physiker HENDRIK LORENTZ (1853-1928), der sie gegen Ende des 19. Jahrhunderts näher untersucht hat, als LORENTZ-Kraft.
Berechnungen zur LORENTZ-Kraft sind mitunter recht kompliziert, weil diese Kraft als vektorielle Größe sowohl von der Bewegungsrichtung und dem Betrag der Teilchengeschwindigkeit als auch von der Stärke und Richtung des Magnetfeldes abhängt. Allgemein gilt:
$\overrightarrow{F}=Q\cdot (\overrightarrow{v}\times \overrightarrow{B})$
Für den Sonderfall, dass Bewegungsrichtung und magnetische Feldlinien senkrecht zueinander stehen, kann man den Betrag der LORENTZ-Kraft relativ einfach experimentell untersuchen und berechnen.

Unsere Erde ist ein großer Magnet. Allerdings ist die mittlere Stärke des Magnetfeldes der Erde relativ gering. Sie beträgt nur etwa 50 mT. Trotz dieses geringen Wertes richtet sich eine frei bewegliche Magnetnadel entsprechend des Verlaufes der Feldlinien aus. Da die geografischen Pole und die Magnetpole der Erde in grober Näherung eine ähnliche Lage haben, kann die Ausrichtung einer Magnetnadel zur Bestimmung der Himmelsrichtung mithilfe eines Kompasses genutzt werden. Das Feld in der Nähe der Erdoberfläche ähnelt dem eines Stabmagneten, in größerer Entfernung treten aufgrund des Sonnenwindes erhebliche Verformungen auf.
Die Lage der Magnetpole ist nicht konstant. In großen Zeiträumen können auch Umpolungen des Erdmagnetfeldes auftreten.

Geladene Teilchen, die sich in einem Magnetfeld bewegen, werden durch dieses Magnetfeld aufgrund der dann wirkenden LORENTZ-Kraft beeinflusst. Unter geeigneten Bedingungen bilden die geladenen Teilchen geschlossene Bahnen, werden also durch das Magnetfeld in einem bestimmten Raumbereich gehalten. Man spricht dann von einer magnetischen Flasche.
Die Beeinflussung von bewegten geladenen Teilchen durch Magnetfelder kann auch genutzt werden, um Anordnungen zu schaffen, die auf Elektronen oder andere geladene Teilchen ähnlich wie eine optische Linse wirken. Man spricht dann von einer magnetischen Linse, die z.B. bei Elektronenmikroskopen oder Fernsehbildröhren angewendet wird.

Bei der Magnetschwebebahn übernehmen magnetische Kräfte die Aufgaben, die bei der herkömmlichen Eisenbahn Schiene und Räder erfüllen: Sie tragen das Gewicht des Zuges, sorgen für seitliche Führung und übertragen die Antriebs- und Bremskräfte. Zu unterscheiden sind dabei drei verschiedene Techniken des magnetischen Schwebens: das elektromagnetische Schweben (EMS), das seit 1977 in Deutschland weiterentwickelt wird, das in Japan favorisierte elektrodynamische Schweben (EDS) und das permanentmagnetische Schweben (PMS).
2002 wurde der Versuchsbetrieb des in Deutschland entwickelten Transrapid auf der ersten Strecke in Schanghai aufgenommen. Geplant sind auch Strecken im Ruhrgebiet (Metrorapid) und in München als Verbindungsstrecke zwischen Flughafen und Stadtzentrum.

Zur Speicherung von Informationen gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. Während man bei CDs und DVDs die thermische Verformung feinster Bereiche auf einer Disc („Brennen einer CD oder einer DVD“) nutzt, wendet man bei Festplatten, Disketten unterschiedlicher Bauart, Tonbändern und Videobändern die magnetische Speicherung an. Bei Magnetspeichern wird eine dünne magnetische Schicht durch einen Schreibkopf entsprechend der einzuprägenden Informationen magnetisiert. Durch einen Lesekopf können diese Informationen wieder abgerufen werden.

Viele Elemente bestehen aus Isotopengemischen. Auch bei Kernreaktionen entstehen unterschiedliche Isotope. Sie unterscheiden sich in ihren Massen zum Teil nur geringfügig. Die Methode, Teilchen nach ihrer unterschiedlichen Masse voneinander zu trennen und damit zu identifizieren, bezeichnet man als Massenspektrografie. Die entsprechenden Geräte werden als Massenspektrografen oder Massenspektrometer bezeichnet. Den ersten Massenspektrografen entwickelte der britische Physiker und Chemiker FRANCIS WILLIAM ASTON (1877-1945) im Jahr 1919.