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Experimentalphysik 1 (Klassische Mechanik) - Formelzettel/CheatSheet

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Umfangreiches doppelseitiges handschriftlich beschriebenes Cheat Sheet / Formelblatt zur Klausur in Experimentalphysik 1, enthält alle Stoffgebiete des gesamten ersten Semesters (Klassische Mechanik, Bezugssysteme und Scheinkräfte, Systeme von Masseschwerpunkten, Dynamik starrer Körper, Schwingungen, Mechanische Wellen). Auf der zweiten Seite befinden sich hierzu noch Tipps und Lösungen zu typischen Prüfungsaufgaben. Dazu passend gibt es noch ein ausführliches Vorlesungsskript (auch im Paket erhältlich).

Content preview

EXPHYSI KRÄFTE
verursachen





ENERGIE Äste
-




Impuls änderung
-




Newtonsche Axiome
ARBEIT (w]




,⇐„ „ wµ „„„„„„„„„„„⇐„„„„⇐„„„
]
: =




„„„„„„„

BEWEGUNG SZUSTAND " TRÄGHEITSGESETZ
Radioaktiver Zerfall

:
:
r,
Ruhe der
gleichförmigen Bewegung W =

f. f-( r ) dr E =/ F- D8 mit F- = -

F- Ep ( Potential)
, Impuls : Ö
PRINZIP F-
=
0

JE
, ,

(z.B Weltall ÜUA Sfadr GIF)
Epot in
-


= = -


= .




E-
Aktivität # IN
1¥ Arbeit Körper
und W >
0=4 MI Kraft F-
am
☐ →



Epot
= =




Mgh
3. REAKTIONS PRINZIP
( zer fälle zeit)
: =
(F) =
N wco
=

pro
Paarweises Auftreten E = E

Körper verrichtet Arbeit
BEISPIELE :
-


z 1



Bungee Jumping





WECHSELWIRKUNGSKRÄFTE
W =
[ „ g. = Es ( og ① [ „ =
freu ,


KINEMATIK



.FI/2s=T--2Jc-F-gP--dd-Y--E.v-



Beispiele Egt
Freier Fall
?
" bei Fseii Farrah ×
h
-
-
"




„ „÷„.„ „ ÷„
- -

• :
:
-

-




„ „ „ „„ „

„„ „ [ „ „
,
„ „„
SCHRÄGER WURF „„ „
„„ „„ „ ⇐ „

„ „ „ a. , „•
= µ .gg „ „„
„ „„
µ Ehdgeschw.v-irzng-ooloopingHLE-E.IE




DEMO
✗ A) =
Ea .
E + rot + ×, Gravitationskraft : Fa = -



G =
M Ü -
Erot =
EIW >
=
Elw
Gewichtskraft Er „„ „ „„„ Freiburg
¥
in einzelne M
Richtungen 9 F- wärme 5
:
-




D-
-




Durchtritt
-




leistung
= .

=




( E. ¥!)
Fauna schiene
( EE;) ) ↳'° "" " ⇐ =
÷" ¥
Canning
-

"

[ (f) nitrit ) # mir
-




tuq-OHI-EXE-wot-O-olBEWEGUNGSGLEICHUN.IO
=
a.
-




it
ELASTISCHE KRÄFTE "" "




py.ge#..,.p. .n,y. yy..,=gg..,xy.m, ,L&
""
sind unabhängig voneinander ! T
=



Richtungen
""

Fcn
-

=



RADIAL BEWEGUNG


ftp.at-i-T-m-imiaw-U-dd-V#f=y=-(--)SATZV0NSTElNERni+dl
Normal Kraft ( :{ jüngerer >
FN Fu Tgleicn setzen
TRÄGHEITSMOMENT I ] )
selten
=

KREISBEWEGUNG
-
-
_




wt
.


,


„ „„ „ .
„ „ „ = ,


rwsint „
„ „ „ „ „ „„

„„
Winkelgeschwindigkeit
„ wir =
( Hooksches
Massen „
S Y Gesetz mit ✗
verformung) „
-
-
r -




ip

× mm' Ä MNET
• = =
÷ in [ ¥] > o
nun
✗ = .


JA =
Isp +
Mal
'



REIBUNGS KRÄFTE entgegen J
✗ F- Ü Richtungen
-


• :
= =

"
Für Freiburg -ünpwna tes T
ÜÜÄ%Ä ¥
DREHM0MLNtpyq@Reibunglyu.t
zenm.petalbescu.az EH
-
= = -




=
wx (wxr ) Haft -


, Gleit -

, Roll -
DREHIMPULS L -
ERHALTUNG mit
Lges =
Kunst .




„ „ „ „ „ „ „ „„ „ „ a
>
na
>
gun )
F- =

µ
.
FN v Fa
"


nicht rutschen


"
, = F. T.s.int
F.
oi-ai-angenn.at/-aiiiiiiiiaaial
= > → •
+



Bann -
KEPLER




„„„„qg.q„„,„gµ
TRÄGHEITSMOMENT EI
Beiwelchenxistynaxz.my
cosY.cn 1. %
?
an = Elipsensatz E- TAJ




fzmlzmnm.mn#mgh--Envi+EJsw
a
=
=p w e. =




at Sint Voll 45hr2
① Kugel
a r ✗ 2.
=

Flächen satz
=




# 4=0
' -




± ynaxlx )

!!
>

=
>




!
=


Schale 2
↳ Mp
¥ E) E.
3. Mantel ldccr )
kürnungsraaiusp LEIF,
'
-

= > ur Scheibe kurz ☒ E, mit
äxcbx ( actio
-
=
. -

can :




L-seiua-nge-erbeikst.my

DEMO
„÷ Quade % ( :b)
„„„ „
_ a

voilzyiinao Eur „ e gilt
> :
+ „ * + ✗< konst
µ
= .




„ „ „„ „ „ „„ gg „
„ „


kieri.Js-xnrz-syn.fi?h-TV
„„ „ „

, „

. .




„ .


?
A Dünner Stab




=→NkRÄE
Wenn s.in/cos im Nenner
INERTIALSYSTEM E
beim Kräfte aufstehen ist




qq.wa.wi.m.p.a.s.nu#O.---mw--l Fxw
Newtonsche Axiome KREISEL BEWEGUNG Iawa ( Ib E) wbwc
-




Euler
__
-




gelten
-



es -
>
na


und Mb Ibwb es meistens falsch !



¢
Rotierendes Hauptachsen sy Ster (I [ a)
:
-
-




-0
a- w wa
- -




. .




SCHEIN KRÄFTE -
NICHT INERTIALSYSTEM E Mc Iwc CIA E.) wawb


( Ü! )


amüsanten
- -




=w☐tEgggß
- -




#
( ¥)
-




bei 4=450
/
WURI
gegenüber Inertialsystem beschleunigt
-




=
In NUTAMON
Trägheitskraft F-
:

Mia maximal
-

= -




pro " ,
Figgis:
"
" Eiern um Achse


Zentrifugalkraft F. = -

II „ „ „ „ „ „„ „ „ „„ „ „ „
mit 14--4=0 KONSERVATIVE KRÄFTE




LOK-x-tv-x.my EFijw-rs.ir#laesscnwrnntV*Vi--rEn
|
.




) frei
senkrecht aufeinander und sind [ nicht Gesamt arbeit Teilchen entlang
µ
an eines
S (ruhend) PRÄZESSION
Bezugssystem
:

ranntest
EE
,
0
SSS ( Make geschlossenen Weges
=




Kunst ) [ ) Kr) d>
s
¥ E
'

Bezugssystem ( v
=
×
=
me RE
Rp
- -


-




depot
:
.
-

-
-




, F = -



/ dx
= 2mW ✗ ü) Zu E- 0
liegen sie übereinander
.


STÖßE STARRE KÖRPER - 6 Freiheitsgrade
Rotation




„„„„„„
ZMv.w.sinonita-i-2v-xwunai-i-i w-n.rs
=
(Translation ,



ELASTISCHER
STOß IN ELASTISCHER STOß "
I: s

÷
"
Mlrixvs)
Lspuno


;
↳ =
↳ unsp
0 5>

O
Zentral ? O > -




( auch mit Vektoren )
mnsi-s-mi-r.sk)
- -




☐→ 0
-

:
" +
!
Impulserhaltung bei vollkommen
"




Impuls erhaltung :B + Pz Pi Pi in Lsp Im Ai -1mn ? ) Ü IÜ




DEMO
= =
+ , =

man (m µ ,> ✓ °




a.÷n:a.:pgeaemunx.
+
my + =




: : : : ÷÷÷:: : qy.gg#;.---/
EEEEng.PE?+E-jz--EI+EI I Mini Ei
=

Mzrii




::::
"


Energieerhaltung
+
mit DE µ
= .
.
.

"
,
<
ohne äußere Kraft gleichförmige Bewegung
)
Ekinz
Ekini
→ " '
Ekin -1 Ekin + DE =
+
>
((m -

Mz ) " + zmzvz )
MASSEN SCHWERPUNKT mit DE ( MIE ) Es 0
um den Ursprung




pe.N U
<

{
-




" =


M Ts
-




= - =
nivi K =
( ( Mz -
m ) v2 -12mn ) ( Deformation wärme o.ä.

Es
, ,




£g?ü!-
,




[ Energieübertragung E-
'
" LTE
WELLEN ortsfest
= =


Miri ELASTIZITÄTS ZAHLE nicht
.




"÷?€U]
= -
-




Relativ :[ =
E- % reduzierte
Nicht Zentral
>



voll elastisch ]
Ltransport
E--1
I÷I¥- und
Inputs
:
90
:
( auch riths.us)
{




|
Masse µ Energie
=
.in elastisch
=

Ünz
-




E- F- trau
von
In Th
{ iF" "
= ⇐o : von
oder 1: '
-01
-


: = ✓✗ =
Vs COS
(zusätzliche
=p Es E- Es Vy vi sin 0-1 KRAFTSTOß Longitunale Wellen
Auslenkung ÜD der
in
Ausbreitungs
-

:
=

; Randbedingung Impuls änderung
-
_



( z.B
Schall Druck)
benötigt)
Welle
richtung
.



,

zentralen E- MÄS ) /
2: Vico soc
Impuls ( bei Üns
=



Drehimpuls

# Ünz ; Is Fete Ap pe pa Fdt FDT
-
i. -

= =
=
nz =
-

m =
- -




Transversale
_




"
Vi sin 0-2 Wellen
Auslenkung D senkrecht zur
) Erhalten
=

( bei dezentraler 0 Y mit vi :



g
=
n = >
( z.B Seit welten )
Ausbreitungsrichtung Ü der Welle
.




Bei ausgedehnten Körpern :




„ „„ „ g.
ngggegum.nu , „„ ,




SCHWINGUNGEN -

ortsfeste
periodische Schwankungen bei festen Punkt :
c=✓=zf=Ff




""""""""Lw=Ü |
wirkende Kräfte
Harmonische mit
homogener DGL :
m ; =
-



bi -



kx ( " " " ""
) "" " "" " "
bei Transversal wellen
✓=
F =
antreibende Kraft




Ekin-Esot-EKAZXHJA-oswt-YIHI-AHI.ws/w't-
☐ mita„=r±r w
Eges
.be#Ene)-v:a*.--ijt
:

FFM
=
UNGEDÄMPFT GEDÄMPFT # (
"

Nun 7- sei
"


=p A
t t )
gir schwache Dämpfung µ
> = .




) Fourier
Zerlegung
:

b) APERIODISCH GRENZFALL
g- wo Elastizitätsmodule :





ao-iE-aosnw.tt 4N)
.




FA) bei
longitudinal wellen
Anax
TJA %
-

iltto
Jt E
=
=

mit A- (f) Ao e- ✓ exponentielles
( Gleichgewicht Abklingen : = .




schnellsten erreicht )
DürfteEnz
.
= .



wird

Amplitude ⇐ Gesamtheit
am
A : der Auslenkung aller Frequenzen
mit
gewiß
,

Schwingung )
"
" "sina.it
V
w - :

:*:
=

" " Exon : *
Mit Grund
c) KRIECHFA " X > wo wn . .




yqj-c.es#a,eicnungmT
lwt -14 ) Phase Mit PK
:

Phasenverschiebung 4 charakt .




\ 3¥
-
=
Ey
Jetzt TRANSMISSION : 1- =
( bei sehr starker
, Dämpfung )
W Kreis
frequenz T
Schwingungs dauer




DEMO
:
:
;


d) ÜBERKRIISCHE DÄMPFUNG ✗ In ¥2 8T .LI?-g-
=
= =


"" "" " ""

÷"
f 2MW >> wo
" " °
2T und 1-
" "
W "
= =
y
(w '
wird ✗ min
Amplituden des 1. , 2. Ausschlags
komplex >
keine
Schwingung
. -


=




÷: "
b IM

Ü+2yÜ+WoZ✗
mit
2g EA "
= ^
t, =
g- mit Act , )= .
"
( starkes )
Reibung / Dämpfung
""" " " " " " " " " " "" " PHYSIKALISCHES PENDEL """" "




Ansatz
DG.tt-Dnax.sn/kx-+wtt-0-
)
/ ( l ( eilwot
-14
d. h 2- TORSIONS SCHWINGUNG
B. (f) :



✗ =




„G- µ¥ßEYq.gwz_@Eunai---eoE-Ewz__OEcsIEenEnseai-.ran-.s.i
.




" ,



MATHEMATISCHES PENDEL keine Auslenkungen sin - o : e)
SCHWINGENDE FEDER )




i v. c- + ( nach rechts /
+ e.
M ID Ö Mgd
[
= =
nach links )

Auslenkungen sino a. Punktförmige Masse
. -



ne

GG }
-

_




F KX DREH SCHWINGUNG mit 2¥ Etf
'
Drehachse
M
frequenz
=
Wellen zahl k
'
= -




Kreis

✗ so w
m f. §
-




dat mgd
= _




f- Torsion konstante D= ;
mg
= = -




✗☐ E- Fa )
.




Ho ist bei
Gleichgewichtslage Phasenwinkel ① verschiebung der Welle bei E- 0
}
ke_@YM--D.Y
und ~




)
< ☐ „ + e. ,
-101 )
*
„„ „ an ,
wt
"
„ „„ „
IF oder : DCZ , t) =
c .
eickz =,




FF =
Fa = >
k
und E- ↳
Ei!
Energie E ? kDM2 (
Schwingungs energie )
=

l
, ( von Teilchen übertragen ,

Erzwungene mit
inhomogener DGL
"
nö = -



kx -

bi + F. coscwt )
Überlagerung
Dz Dnt ☐ neu
von
Schwingungen E = 2)Erf
'
Di ( Wellen
energie)
LÖSUNG
=




Ü+2y✗+wI✗=Kcos(w÷=
modulierte
Amplitude
:


:#¢-0 reger frequenz
:
Ei

#-
mit W:
% (t ) ✗ Park ) wn-zw-h.scnwen.mg ) Durchschnitts
State)
✗ ""
[
+ mit
-
"
'


zjzp A. f Dm (
leistung Energieübertragung
=
v

Ggf
: = -




-
kx neue
Frequenz ü =
WÄR

Ansätze für ✗ nonlt) :




E-
F" Fo
mit µ
(t ) [ 2A ( WTF t ) / ios / WIE t ) Intensität I
2K2gr fz Dm
( Leistung
pro Fläche
)
• =
=




xltl-Acoslwtl-BsinlwtVGekoppe.lk

=

A) eiwttczeiwt
=
= cos senkrecht zu Ü
✗ ↳

✗ (f) = Acoslwtt d) + ceitcoslw '
t)
Schall
Schwingungen ↳ 10 log ¥ (schallpegel) A- Ei dB
:




¥% """
nw.z.tw?,-gw,F-Anaxbeiw=Twoz--y
=
Lösen par (t )
-

• von ✗ :

A (w) =

)
-
.

( Betrachtender Form der ihhon
kges Ges In Fez -12dB )
-




k ( mit ↳ Referenz
¥} }
=
+ Kz = +
bei 10
.




,



z.B Ä k¥9 E- °

eq-ur-fm-mk-i-w-E.IT?--n
Wizjww Phasenverschiebung
+ " ""




Mkonstnktiv-desmhhvß"
.




fand
.




"" "
-


" """
" " " ° " " Zeit "
" "
)
INTERFERENZ
=
und tikatt
Auslenkung zw
gleicher
Ort




fwi-Fng.panagna.ge
.




harmonische
Schwingungen
- - ,



Gületaktor Q




""*
feüioölllllbäöeuy
xD
nix:-. kx .
gun
-
-
-




W >> Wo
=




¥
W "
W W Wo

YI Ich YIN ¥
"
Mein Fourier kann als
① qlxn ) Jede Welle
"
ten
FAHRT
" :
x
D=
=
-




Mit ( und 1- an
-


=
-


= =
-



=

Trägheit
=

dominiert
→ Federkraft

Reibung Normal Koordinate # ÜBERLAGERUNG Mehrerer einfacher
überwiegt ✗ (f)
+
=
Arcos ( w , + + C.)
Überwiegt phase g A =
Fo FE " ✗
+
Ihn + xz ) Sinus -
Wellen beschrieben werden "


A)


G)
=


d- Verlust faktor
=
-
-




Wz W X Azcoscwzt
-




' = +
Phasen ver E
-




keine bei a. phase er { (×
( Ed) sinlkx Ed)
-



,
-


→ = -

=

o × wtt
µ
Yntyz 2A
Fuß
Cos
-

, = -




Schiebung d
fo Resonanzfrequenz W> =

; Wz

÷:S
-




RESONANZ
. .




\
_




-
=
.





?⃝ ?⃝ ?⃝

Connected book
 image
Wolfgang Demtroeder Experimentalphysik 1
Publisher: Unknown ISBN: 9783642254659 Edition: 6

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Study
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November 10, 2020
File latest updated on
January 21, 2022
Number of pages
3
Written in
2019/2020
Type
Other
Person
Unknown
$9.05

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