Physik Formelsammlung

Hydrostatik; Druck

p=F_N/A [p]=N/m²=Pa (konstanter Druck der senkrechten Kraft F zur Fläche a)

Hydrostatik; Auftrieb

F_A=ρ*g*V (Dichte der Flüssigkeit (ρ=m/V), multipliziert mit Gravitationskonstante g und Volumen des eingetauchten Körpers)

Mechanik I; Kinematik; Geschwindigkeit

v=s/t (Strecke über Zeit) [v]=m/s

Mechanik I; Kinematik; Beschleunigung

a=v/t (Geschwindigkeit über Zeit) [a]=m/s²

Mechanik I; Kinematik; Zentripetalbeschleunigung

a_z=v²/r=rω² (Quadrierte Geschwindigkeit über Radius oder Winkelgeschwindigkeit Omega (ω=2πf) quadriert und mit Radius multipliziert)

Mechanik I; Dynamik; Kraft

F_res=m*a [F]=N (Masse mal Beschleunigung (g bei F_G)

Mechanik I; Dynamik; Arbeit

W=F_S*s [W]=Nm=Ws=J (Kraft parallel zur Strecke mal Strecke)

Mechanik I; Dynamik; Energie

ΔE=W_AB [E]=J=Ws (Arbeit einer äusseren Kraft an diesem System)

Mechanik I; Dynamik; kinetische Energie

E_k=1/2mv² = 3/2*k_B*T (Translationsenergie, Temperatur ist ein Mass für Teilchenbewegung)

Mechanik I; Dynamik; potentielle Energie

E_p=mgh (Im Schwerefeld, falls g konstant)

Mechanik I; Dynamik; Leistung

P=W_AB/t=E/t

Mechanik I; Dynamik; Zentripetalkraft

F_Z=mv²/r (Radiale Komponente von F_res einer gleichförmigen Kreisbewegung)

Geometrische Optik; Lichtbrechung und Totalreflexion; Brechungsgesetz (Snellius)

sin(α₁)/sin(α₂)=c₁/c₂=n₂/n₁=n₂₁ (c ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit in verschiedenen Medien, n die entsprechenden Brechungsindizes, n₂₁ der relative Brechungsindex)

Geometrische Optik; Optische Abbildungen; Brechkraft

D=1/f [D]=1/m=dpt (Dioptrie) (Kehrwert der Brennweite f, [f]=m)

Geometrische Optik; Optische Abbildungen; Linsen- und Spiegelformel

1/g+1/b=1/f (wobei g: Gegenstandsweite, b: Bildweite)

Geometrische Optik; Optische Abbildungen; Linearer Abbildungsmassstab

A=B/G=b/g (wobei G: Gegenstandsgrösse, B: Bildgrösse)

Elektromagnetismus; Elektrostatik; Coulombkraft

F=1/4πε*Q₁Q₂/r² (wobei Q,q: Ladung [Q]=C und ε=ε₀*ε_r, elektrische Feldkonstante mal Dielektrizitätszahl)

Elektomagnetismus; Elektrodynamik; Uri-Gesetz

U=R*I (wobei Spannung [U]=V, Widerstand [R]=Ω, Strom [I]=A

Elektromagnetismus; Elektrodynamik; Leistung

P=U*I [P]=W

Elektromagnetismus; Elektrische Felder; Spannung

U_AB=W_AB/q

Elektromagnetismus; Elektrische Felder; Strom

I=ΔQ/Δt [I]=A

Elektromagnetismus; Elektrische Felder; Potential einer Punktladung

φ=1/4πε*Q/r

Elektromagnetismus; Elektrische Felder; Kondensator/ Kapazität

C=Q/U=ε*A/d [C]=F (Farad) (Ladung durch Spannung oder Dielektrizitätszahl mal Fläche (Platte) über Plattenabstand)

Elektromagnetismus; Magnetische Felder; Magnetische Feldstärke/ Flussdichte/ Induktion

B [B]=T (Tesla)

Elektromagnetismus; Magnetische Felder; Lorentz-Kraft

F=q(v x B)=q*v*B*sin(φ) (Rechte-Hand-Regel; v, B, F)

Elektromagnetismus; Magnetische Felder; Magnetischer Feldfluss

Φ_m=B_n*A [Φ_m]= Wb (Weber) (wobei B_n: Normalkomponente und A: ebene Fläche)

Elektromagnetismus; Induktion; Induktionsgesetz

U_ind=-ΔΦ_m/Δt (ohne Änderung keine Spannung)

Elektromagnetismus; Induktion; Induktivität einer schlanken Zylinderspule

L=μN²A/l [L]=H (Henry) (wobei μ=μ₀*μ_r, A: Querschnittsfläche, l: Spulenlänge

Elektromagnetismus; Wechselstrom

I=î/√2 (î: komplexe Schreibweise)

Elektromagnetismus; Wechselstrom; Impedanz

Z=U/I [Z]=Ω

Elektromagnetismus; Wechselstrom; Impedanz R, C, L

Z=R, Z=ωL, Z=1/ωC (ideale Spule und Kondensator)

Schwingungen und Wellen; Schwingungen; harmonische Schwingung

y(t)=y(t)’*sin(ωt)=y(t)’*cos(ωt)

Schwingungen und Wellen; Schwingungen; gedämpfte Schwingung

y(t)=y₀*e^-kt*cos(ωt)

Schwingungen und Wellen; Wellen; harmonische Welle

y(x,t)=y*sin(ωt-kx) (wobei sin/ cos je nach Ausgangslage, und -/+ je nach Ausbreitungsrichtung gewählt wird; -: nach rechts, +: nach links, y: Amplitude, max. Auslenkung, Wellenzahl k=2π/λ [k]=1/m)

Schwingungen und Wellen; Wellen; Doppler-Effekt

f_E=f_Q*c±v_E/c∓v_Q (Frequenz und Geschwindigkeit jeweils von Empfänger und Quelle, oberes Zeichen jeweils für abgebildete Situation)

Schwingungen und Wellen; Wellen; Schallintensität

J=dP/dA [J]= W/m²

Schwingungen und Wellen; Wellen; Schallpegel

L=10log₁₀J/J₀ [L]=dB (Dezibel) (J₀=10^-12)

Schwingungen und Wellen; Wellen; stehende Welle

y(x,t)= y₀*sin(kx)*cos(ωt)

Wärmelehre; Wärmeausdehnung; Temperaturdifferenz

∆T=∆ϑ [T]=K [ϑ]=°C

Wärmelehre; Wärmeausdehnung; Längenausdehnung

∆l=α*l*∆t (wobei α: Längenausdehnungskoeffizient)

Wärmelehre; Wärmeausdehnung; Volumenausdehnung

∆V=γ*V*∆t (wobei γ: Volumenausdehnungskoeffizient)

Wärmelehre; Ideale Gase; Zustandsgleichung idealer Gase

pV=NkT=nRT (wobei N: Teilchenzahl, n: Stoffmenge, R=N_Ak, N=n*N_A, N_A: Avogadro-Konstante, k: Bolzmann-Konstante)

Wärmelehre; Wärme als Energieform; Kinetische Energie eines Moleküls

E_kin=1/2*m*v²=3/2*k_B*T (Die Temperatur ist ein Mass für die Bewegung eines Teilchens)

Wärmelehre; Wärme als Energieform; Spezifische Wärmekapazität

∆Q=cm∆t [c]=J/(kg*K) (Wärmekapazität : c)

Wärmelehre; Wärme als Energieform; Erster Hauptsatz der Wärmelehre

∆U=∆Q+∆W (wobei ∆U: Änderung der inneren Energie, Q>0: zugeführte Wärme, W>0: am System verrichtete Arbeit)

Wärmelehre; Wärme als Energieform; Spezifische Schmelz- bzw. Erstarrungswärme

Q=L_fm [L_f]=J/kg

Wärmelehre; Wärme als Energieform; Spezifische Verdampfungs- bzw. Kondensationswärme

Q=L_vm [L_v]=J/kg

Mechanik II; Rotation Starrer Körper; Satz von Steiner

J=J_s+ms² (wobei J_s: für Achse durch den Schwerpunkt, J: für eine parallele Achse im Abstand s)

Mechanik II; Rotation Starrer Körper; Trägheitsmoment

J=∑r_i²*∆m_i (wobei ∆m_i: Massenelement im Abstand r_i von Drehachse)

Mechanik II; Rotation Starrer Körper; Rotationsenergie

E_rot=1/2*Jωt

Mechanik II; Rotation Starrer Körper; Drehimpuls

L=Jω (nur für symmetrische Körper)

Kernphysik; Atombegriff; Massenzahl

A=Z+N (wobei A: Nukleonenzahl, Z: Ordnungszahl (Protonenzahl), N: Neutronenzahl)

Kernphysik; Radioaktivität; Zerfallsgesetz

N=N₀*e^-λt (wobei N: Anzahl Kerne, λ: Zerfallskonstante)

Kernphysik; Atombegriff; Halbwertszeit

T_1/2=ln(2)/λ (ln(2) durch durch die Zerfallskontante)

Kernphysik; Reaktorphysik; Massendefekt

∆m=Z(m_p+m_e)+Nm_n-m_a (Massendefekt entspricht nuklearer Bindungsenergie (E=mc²), m_a: atomare Masse)

Spezielle Relativitätstheorie; Lorentz-Transformationen

x’=γ(x-vt)

y’=y

z’=z

t’=γ(t-(v*x)/c²) (wobei c: Lichtgeschwindigkeit im Vakuum)

Spezielle Relativitätstheorie; Längenkontraktion

l=l₀/γ (Fliegende Massstäbe sind kürzer)

Spezielle Relativitätstheorie; Zeitdilatation

∆t=γ∆t₀ (Bewegte Uhren gehen langsamer)

Wärmelehre; Ideale Gase; Allgemeine Gasgleichung

(p*V)/T = konstant (Druck * Volumen / Temperatur)