Berlin Abitur Physik LK key terms

Ein Koordinatensystem mit zugehöriger Uhr, von dem aus Ort und Zeit von Ereignissen gemessen werden. In der klassischen Mechanik sind Zeitintervalle und Längen in allen Inertialsystemen gleich; erst die Relativitätstheorie hebt diese Absolutheit auf.

Ein Bezugssystem, in dem ein kräftefreier Körper ohne Beschleunigung geradlinig gleichförmig weiterläuft. Newtons erstes Axiom definiert es; jedes gegen ein Inertialsystem gleichförmig bewegte System ist wieder eines.

Eine Trägheitskraft, die nur in einem beschleunigten Bezugssystem auftritt, etwa Zentrifugal- oder Corioliskraft. Sie hat keine physikalische Wechselwirkungspartnerin und verschwindet beim Wechsel in ein Inertialsystem.

Die resultierende Kraft, die einen Körper auf einer gekrümmten Bahn zum Krümmungsmittelpunkt hin beschleunigt. Bei einer Kreisbahn mit Radius r gilt F = m·v²/r; sie wird von realen Kräften wie Seilzug, Gravitation oder Haftreibung geliefert.

Die zeitliche Änderungsrate des Drehwinkels, ω = dφ/dt, angegeben in rad/s. Bei gleichförmiger Kreisbewegung gilt ω = 2π/T, und die Bahngeschwindigkeit ergibt sich als v = ω·r.

Die vektorielle Größe L = r × p, die den Schwung einer Drehbewegung beschreibt. Ohne äußeres Drehmoment ist sie erhalten; diese Erhaltung erklärt etwa die Bahn eines Kreisels und die Pirouette der Eiskunstläuferin.

Ein Maß für den Widerstand eines starren Körpers gegen Änderungen seiner Drehbewegung, J = Σ mᵢ·rᵢ². Es hängt von der Massenverteilung relativ zur Drehachse ab, nicht nur von der Gesamtmasse.

Die kinetische Energie eines rotierenden starren Körpers, E_rot = ½·J·ω². Bei einer Rollbewegung addiert sie sich zur Translationsenergie ½·m·v², wobei v und ω über die Rollbedingung verknüpft sind.

Eine Schwingung, bei der die Rückstellkraft proportional zur Auslenkung ist, also F = −D·x. Die Lösung ist eine Sinus- oder Kosinusfunktion mit konstanter Amplitude und Frequenz, unabhängig von der Amplitude.

Die Federkonstante D, die angibt, welche Kraft je Meter Auslenkung wirkt. Sie bestimmt die Eigenfrequenz eines Federpendels über f = (1/2π)·√(D/m) und ist ein Maß für die Steifheit des Systems.

Die Frequenz, mit der ein schwingungsfähiges System nach einmaliger Anregung ohne äußere periodische Kraft schwingt. Sie hängt nur von den Systemparametern ab, etwa Masse und Richtgröße beim Federpendel oder Länge beim Fadenpendel.

Die starke Vergrößerung der Amplitude eines schwingungsfähigen Systems, wenn die Erregerfrequenz nahe der Eigenfrequenz liegt. Dämpfung begrenzt die Amplitude; im ungedämpften Fall wächst sie theoretisch unbegrenzt.

Die Abnahme der Schwingungsamplitude durch Energieverlust, etwa Reibung oder Abstrahlung. Man unterscheidet schwache, aperiodische und kritische Dämpfung; bei starker Dämpfung kommt keine periodische Schwingung mehr zustande.

Der Winkel- oder Zeitunterschied zwischen zwei gleichfrequenten Schwingungen oder Wellen, meist in rad oder als Bruchteil der Periode angegeben. Sie entscheidet über konstruktive oder destruktive Überlagerung.

Die Überlagerung zweier oder mehrerer Wellen, bei der sich die Auslenkungen im Superpositionsprinzip addieren. Bei fester Phasenbeziehung entstehen räumlich stabile Verstärkungen und Abschwächungen.

Die Wegdifferenz, die zwei Wellen von einer gemeinsamen Quelle bis zu einem Punkt zurücklegen. Beträgt sie ein ganzzahliges Vielfaches der Wellenlänge, entsteht konstruktive, bei halbzahligen Vielfachen destruktive Interferenz.

Die Ablenkung von Wellen an Kanten oder Öffnungen, die zu einer räumlichen Ausbreitung der Intensität führt. Sie ist umso ausgeprägter, je kleiner die Öffnung im Verhältnis zur Wellenlänge ist, und begrenzt das Auflösungsvermögen optischer Geräte.

Der Abstand g benachbarter Spalte eines optischen Gitters. Zusammen mit der Wellenlänge bestimmt sie die Lage der Hauptmaxima über g·sin(αₖ) = k·λ und damit die spektrale Zerlegung des Lichts.

Die auf eine positive Probeladung wirkende Kraft pro Ladung, E = F/q, gemessen in V/m oder N/C. Das Feld ist ein Vektorfeld; Feldlinien zeigen in Richtung der Kraft auf positive Ladungen.

Beschreibt die Kraft zwischen zwei Punktladungen: F = (1/4πε₀)·(q₁·q₂)/r². Die Kraft wirkt entlang der Verbindungslinie, ist bei gleichen Ladungen abstoßend und nimmt mit dem Quadrat des Abstands ab.

Die potenzielle Energie pro Ladung an einem Punkt des Feldes, φ = E_pot/q. Nur Potenzialdifferenzen sind messtechnisch zugänglich; das Potenzial einer Punktladung fällt mit 1/r ab.

Die Potenzialdifferenz zwischen zwei Punkten, U = φ₁ − φ₂, gemessen in Volt. Sie gibt die Energie pro Ladung an, die beim Durchlaufen des Feldes umgesetzt wird, und ist die treibende Größe in Stromkreisen.

Für ohmsche Leiter gilt U = R·I: Die Stromstärke ist proportional zur Spannung, der Widerstand R ist konstant. Bei nicht-ohmschen Bauteilen wie Dioden oder Glühlampen ist R von Strom oder Temperatur abhängig.

Die pro Zeit umgesetzte elektrische Energie, P = U·I, gemessen in Watt. Bei ohmschen Widerständen folgt daraus P = I²·R = U²/R; die Energie ergibt sich als Integral der Leistung über die Zeit.

Die Größe B, die Stärke und Richtung eines Magnetfelds beschreibt, gemessen in Tesla. Sie bestimmt die Kraft auf bewegte Ladungen, F = q·v × B, und den magnetischen Fluss durch eine Fläche.

Die Kraft auf eine bewegte Ladung im Magnetfeld, F = q·v × B, sowie auf einen stromdurchflossenen Leiter. Sie steht senkrecht auf Geschwindigkeit und Feld und verrichtet an einer freien Ladung keine Arbeit.

Das Flächenintegral der Flussdichte über eine Fläche, Φ = B·A·cos(α), gemessen in Weber. Seine zeitliche Änderung ist die Ursache der Induktionsspannung in einer Leiterschleife.

Die Entstehung einer Spannung durch zeitliche Änderung des magnetischen Flusses durch eine Leiterschleife, U_ind = −N·dΦ/dt. Das Minuszeichen steht für die Lenzsche Regel: Der Induktionsstrom wirkt seiner Ursache entgegen.

Der induzierte Strom ist so gerichtet, dass sein Magnetfeld der Flussänderung entgegenwirkt. Sie folgt aus der Energieerhaltung und erklärt, warum das Bewegen eines Magneten in eine Spule mechanische Arbeit erfordert.

Eine Anordnung aus Spule und Kondensator, in der elektrische und magnetische Energie periodisch ineinander übergehen. Die Eigenfrequenz folgt aus der Thomsonschen Gleichung f = 1/(2π·√(L·C)).

Eine sich im Raum ausbreitende Schwingung von elektrischem und magnetischem Feld, die senkrecht zueinander und zur Ausbreitungsrichtung stehen. Im Vakuum gilt c = λ·f; die Felder sind über E = c·B verknüpft.

Das Quant des elektromagnetischen Feldes mit der Energie E = h·f und dem Impuls p = h/λ. Es ist masselos, bewegt sich im Vakuum mit Lichtgeschwindigkeit und trägt die Wechselwirkung des Lichts mit Materie.

Die Naturkonstante h ≈ 6,626·10⁻³⁴ J·s, die den Zusammenhang zwischen Energie und Frequenz eines Quants herstellt. Sie bestimmt die Größenordnung aller Quanteneffekte und ist seit 2019 zur Definition des Kilogramms festgelegt.

Das Herauslösen von Elektronen aus einer Metalloberfläche durch Licht. Nur Quanten mit E = h·f oberhalb der Austrittsarbeit lösen Elektronen aus; die maximale kinetische Energie hängt von der Frequenz, nicht von der Intensität ab.

Die Mindestenergie W_A, die ein Elektron überwinden muss, um ein Material zu verlassen. Im Photoeffekt gilt die Einsteingleichung E_kin,max = h·f − W_A; daraus folgt die Grenzfrequenz f_G = W_A/h.

Die einem Teilchen mit Impuls p zugeordnete Wellenlänge λ = h/p. Sie erklärt die Beugung von Elektronen an Kristallen und zeigt den Welle-Teilchen-Dualismus auch für Materie.

Diskrete, quantisierte Energiewerte, die ein gebundenes System wie ein Atom annehmen kann. Übergänge zwischen ihnen erfolgen durch Absorption oder Emission eines Photons mit der Energie ΔE = h·f.

Ein Spektrum aus diskreten, scharf begrenzten Wellenlängen, das für angeregte Atome typisch ist. Die Linien entstehen durch Übergänge zwischen Energieniveaus und dienen als Fingerabdruck des Elements.

Eine grundsätzliche Grenze der gleichzeitigen Bestimmbarkeit komplementärer Größen, etwa Δx·Δp ≥ h/(4π). Sie ist keine Messfehlergrenze, sondern folgt aus dem Wellencharakter der Materie.

Die klassische Umrechnung von Orten und Zeiten zwischen zwei gegeneinander bewegten Bezugssystemen: x' = x − v·t und t' = t. Sie setzt eine absolute Zeit voraus und gilt nur für Geschwindigkeiten weit unterhalb der Lichtgeschwindigkeit.