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Grundlagen der Physik I

Diese Sammlung umfasst klassische Mechanik und Thermodynamik diskutieren relevante Gesetze und Gleichungen; jedes Thema wird mit Experimenten, die theoretische Hypothese und reale Kontext-Beispiele zu validieren vorgestellt.

  • Physics I

    10:11
    Newtons Gesetze der Bewegung

    Quelle: Andrew Duffy, PhD, Department of Physics, Boston University, Boston, MA

    Dieses Experiment untersucht in verschiedenen Situationen, in denen zwei interagierende Objekten.

    Zuerst untersucht das Experiment die Kräfte, die zwei Objekte miteinander gelten, während sie kollidieren. Die Objekte sind zweirädrigen Karren, die Variablen Massen haben. Dieses Experiment soll entdecken, wenn die Kraft, die der ersten Wagendererseits übt der gleichen Größenordnung wie die Kraft ist, der zweite Wagen zurück auf die erste ausübt, als auch wenn diese beiden Kräfte haben verschiedene Größen. Zweitens wird die Kräfte, die zwei Objekte aufeinander ausüben, wenn ein Wagen schieben oder ziehen im zweiten Beispiel wird untersucht. Wiederum ist der Fokus auf die Erforschung der Situationen, in denen die beiden Kräfte haben die gleiche Größe und in dem sie haben unterschiedliche Größen.

  • Physics I

    08:00
    Kraft und Beschleunigung

    Quelle: Nicholas Timmons, Asantha Cooray, PhD, Department of Physics & Astronomie, School of Physical Sciences, University of California, Irvine, CA

    Das Ziel dieses Experiments ist es, die Komponenten der Kraft und ihre Beziehung zur Bewegung durch den Einsatz von Newtons zweites Gesetz zu verstehen, durch die Messung der Beschleunigung eines Segelflugzeugs wird von einer Kraft beaufschlagt.

    Fast jeder Aspekt der Bewegung im Alltag kann durch Isaac Newtons drei Gesetze der Bewegung beschrieben werden. Sie beschreiben, wie Objekte in Bewegung bleiben Sie in Bewegung (das erste Gesetz), tendenziell Objekte werden beschleunigt, wenn durch eine resultierende Kraft (der zweite Hauptsatz) beaufschlagt und jede Kraft, die von einem Objekt haben eine gleich und Gegenteil zwingen ausgeübte zurück auf das Objekt (das dritte Gesetz). Fast alle High School und studierte Mechanik basiert auf diese einfache Konzepte.

  • Physics I

    09:20
    Vektoren in mehrere Richtungen

    Quelle: Nicholas Timmons, Asantha Cooray, PhD, Department of Physics & Astronomie, School of Physical Sciences, University of California, Irvine, CA

    Dieses Experiment zeigt, wie Vektoren addieren und subtrahieren in mehrere Richtungen. Das Ziel ist es, analytisch die Addition oder Subtraktion von mehreren Vektoren zu berechnen und dann die Berechnungen experimentell zu bestätigen.

    Ein Vektor ist ein Objekt mit Größe undchtung. Die Größe eines Vektors wird einfach als die Länge bezeichnet, während die Richtung in der Regel durch den Winkel definiert ist, macht es mit der X -Achse. Da Kräfte Vektoren sind, können sie als eine physische Darstellung von Vektoren verwendet werden. Durch die Einrichtung eines Systems der Kräfte und zu finden, welche zusätzliche Kraft ein Gleichgewicht zwischen den Kräften schaffen wird, kann ein System von Vektoren experimentell überprüft werden.

  • Physics I

    11:41
    Kinematik und Projektil Motion

    Quelle: Ketron Mitchell-Wynne, PhD, Asantha Cooray, PhD, Department of Physics & Astronomie, School of Physical Sciences, University of California, Irvine, CA

    Dieses Experiment zeigt die Kinematik der Bewegung in 1 und 2 Dimensionen. Diese Übungseinheit beginnt durch das Studium der Bewegung in 1 Dimension unter konstanter Beschleunigung durch die Einführung eines Projektils direkt nach oben und Mess die maximale Höhe erreicht.eses Labor überprüft, ob die maximale Höhe erreicht der kinematischen Gleichungen abgeleitet unter entspricht. Bewegung in 2 Dimensionen werden durch die Einführung des Ball bei einem Winkel θvorgeführt. Mithilfe der kinematischen Gleichungen unten, kann man voraussagen, dass die Entfernung zum wo das Projektil landen wird Grundlage für die Anfangsgeschwindigkeit, Gesamtzeit und Winkel der Flugbahn. Dies zeigen bzw. kinematische Bewegung mit und aus Beschleunigung in der y- und X -Richtung.

  • Physics I

    07:31
    Newtons Gesetz der universellen Gravitation

    Quelle: Ketron Mitchell-Wynne, PhD, Asantha Cooray, PhD, Department of Physics & Astronomie, School of Physical Sciences, University of California, Irvine, CA

    Die Legende sagt, dass Isaac Newton einen Apfel vom Baum fallen sah. Er bemerkte die Beschleunigung des Apfels und abgeleitet werden, dass es eine wirkende Kraft auf den Apfel gegeben haben muss. Er vermutete dann, dass wenn die Schwerkraft an der Spitze des Baumes handeln kann, auch bei noch größeren Entfernungen handeln kann. Er beobachtete die Bewegung des Mondes und die Umlaufbahnen der Planeten und schließlich formuliert das universelle Gesetz der Gravitation. Das Gesetz besagt, dass jedes Teilchen im Universum zieht jedes andere Teilchen mit einer Kraft, die proportional zum Produkt ihrer Massen und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstandes zwischen ihnen. Diese Kraft wirkt entlang der Verbindungslinie der beiden Teilchen. Erdbeschleunigung g, das ist die Beschleunigung, die ein Objekt auf der Oberfläche der Erde aufgrund der Erdanziehungskraft Erfahrungen werden in diesem Labor gemessen werden. Genau zu wissen, dieser Wert ist äußerst wichtig, da es die Größe der Gravitationskraft auf ein Objekt an der Oberfläche der Erde beschreibt.

  • Physics I

    09:45
    Der Impulserhaltung

    Quelle: Nicholas Timmons, Asantha Cooray, PhD, Department of Physics & Astronomie, School of Physical Sciences, University of California, Irvine, CA

    Das Ziel dieses Experiments ist das Konzept der Impulserhaltung zu testen. Durch die Einrichtung einer Oberfläche mit sehr wenig Reibung, können Kollisionen zwischen sich bewegenden Objekte untersucht werden, einschließlich deren Anfangs- und Endwert Momenta.

    Diepulserhaltung ist eines der wichtigsten Gesetze in der Physik. Wenn etwas in der Physik erhalten bleibt, ist der anfängliche Wert gleich auf den Endwert. Für Dynamik bedeutet dies, dass die gesamte erste Dynamik eines Systems die insgesamt letzte Dynamik gleich sein wird. Newtons zweite Gesetz besagt, dass die Kraft auf ein Objekt gleich die Änderung in das Objekt Schwung mit der Zeit sein wird. Diese Tatsache, verbunden mit der Idee, dass Impuls ist erhalten, die Funktionsweise der klassischen Mechanik untermauert und ein leistungsfähiges Problemlösungs-Werkzeug ist.

  • Physics I

    08:24
    Reibung

    Quelle: Nicholas Timmons, Asantha Cooray, PhD, Department of Physics & Astronomie, School of Physical Sciences, University of California, Irvine, CA

    Das Ziel dieses Experiments ist die physikalische Natur der zwei Arten von Reibung (z. B. statische und kinetische) zu untersuchen. Das Verfahren beinhaltet die Reibungskoeffizienten für Objekte horizontal verschieben sowie auf einer schiefen Ebene zu messen.

    Reibungist nicht vollständig verstanden, aber es ist experimentell ermittelt, proportional zur Normalkraft auf ein Objekt ausgeübt werden. Wenn ein Mikroskop auf zwei Flächen, die in Kontakt sind vergrößert, würde es zeigen, dass ihre Oberfläche sehr rau in kleinem Maßstab sind. Dadurch wird verhindert, dass die Oberflächen leicht aneinander vorbei gleiten. Die Wirkung von rauen Oberflächen mit die elektrischen Kräfte zwischen den Atomen in den Materialien kombinieren kann die Reibungskraft entfallen. Es gibt zwei Arten von Reibung. Haftreibung liegt vor, wenn ein Objekt sich nicht bewegt und etwas Kraft erforderlich ist, um das Objekt in Bewegung. Kinetische Reibung liegt vor, wenn ein Objekt bewegt sich schon, aber aufgrund der Reibung zwischen den Gleitflächen verlangsamt.

  • Physics I

    07:51
    Hookes Gesetz und einfache harmonische Bewegung

    Quelle: Ketron Mitchell-Wynne, PhD, Asantha Cooray, PhD, Department of Physics & Astronomie, School of Physical Sciences, University of California, Irvine, CA

    Potentielle Energie ist ein wichtiges Konzept in der Physik. Potentielle Energie ist die Energie im Zusammenhang mit Kräften, die die Position eines Objekts relativ zu seiner Umgebung abhängig. Potenzielle Energie, die in einem anderen video diskutiert wird, ist die Energieerbunden, die direkt proportional zur Höhe eines Objekts über dem Boden ist. Ebenso ist es möglich, Frühling potentielle Energie, definieren die ist direkt proportional zur Vertreibung von einer Quelle aus seinen entspannten Zustand. Eine Feder gedehnte oder komprimierte hat potentielle Energie, da es die Fähigkeit, auf ein Objekt arbeiten zu tun hat. Die "Fähigkeit, Arbeit zu verrichten" wird oft als die grundlegende Definition von Energie veranschlagen. Dieses Video veranschaulicht die potentielle Energie gespeichert in Federn. Es überprüft auch die Wiederherstellung Kraft Gleichsetzung von Federn oder Hookes Gesetz. Die Federkonstante ist für Quellen mit unterschiedlichen Elastizitäten unterschiedlich. Hookes Gesetz überprüft werden und die Federkonstante gemessen von unterschiedlichem Gewicht zu einer schwebenden Feder anbringen und die daraus resultierenden Verschiebungen zu messen.

  • Physics I

    09:04
    Gleichgewicht / frei-Körper-Diagramme

    Quelle: Ketron Mitchell-Wynne, PhD, Asantha Cooray, PhD, Department of Physics & Astronomie, School of Physical Sciences, University of California, Irvine, CA

    Gleichgewicht ist ein Sonderfall in der Mechanik, die im Alltag sehr wichtig ist. Es tritt auf, wenn die Nettokraft und das net Drehmoment auf ein Objekt oder System beide Null sind. Dies bedeutet, dass die lineare und kantigen Beschleunigungen Null sind. So ist das Objekt in Ruhe, oder die Mitte der Masse bewegt sich mit einer konstanten Geschwindigkeit. Das bedeutet jedoch nicht, dass keine Kräfte auf die Objekte innerhalb des Systems handelt. In der Tat gibt es sehr wenige Szenarien auf der Erde, in dem keine Kräfte auf ein angegebenes Objekt tätig sind. Wenn eine Person über eine Brücke geht, sie ausüben, eine nach unten gerichtete Kraft auf der Brücke proportional zu ihrer Masse, und die Brücke übt eine gleiche und gegenüber Kraft nach oben auf die Person. In einigen Fällen die Brücke kann als Reaktion auf die nach unten gerichtete Kraft der Person biegen, und in extremen Fällen, wenn die Kräfte groß genug sind, die Brücke ernst verformt werden kann oder kann sogar brechen. Die Studie von diesem Biegen von Objekten im Gleichgewicht heißt Elastizität und wird äußerst wichtig, wenn Ingenieure entwerfen Gebäude und Strukturen, die wir täglich nutzen.

  • Physics I

    08:18
    Drehmoment

    Quelle: Nicholas Timmons, Asantha Cooray, PhD, Department of Physics & Astronomie, School of Physical Sciences, University of California, Irvine, CA

    Das Ziel dieses Experiments ist zu verstehen, die Komponenten des Drehmoments und mehrere Drehmomente in einem System, Gleichgewicht zu erreichen. Ähnlich wie wie eine Kraft linearen Beschleunigung bewirkt, ist Drehmoment eine Kraft, die eine rotatorische Beschleunigung bewirkt. Es st definiert als das Produkt einer Kraft und der Abstand der Kraft von der Drehachse. Wenn die Summe der Drehmomente auf einem System gleich Null ist, wird das System keine Winkelbeschleunigung haben.

  • Physics I

    07:48
    Rotationsträgheit

    Quelle: Nicholas Timmons, Asantha Cooray, PhD, Department of Physics & Astronomie, School of Physical Sciences, University of California, Irvine, CA

    Trägheit ist der Widerstand eines Objekts wird beschleunigt. In lineare Kinematik bezieht sich dieses Konzept direkt auf die Masse des Objekts. Die massivere ein Objekt, desto mehr Kraft ist erforderlich, um das Objekt zu beschleunigen. Dies sieht man direkt in Newtons zweitesGesetz, die besagt, dass Kraft gleich Masse mal Beschleunigung. Für die Rotation gibt es ein ähnliches Konzept Rotationsträgheit genannt. In diesem Fall ist Rotationsträgheit der Widerstand eines Objekts wird rotatorisch beschleunigt. Rotationsträgheit ist nicht nur abhängig von Masse, sondern auch auf den Abstand der Masse vom Zentrum der Rotation. Das Ziel dieses Experiments ist die Rotationsträgheit zwei rotierenden Massen zu messen und die Abhängigkeit von Masse und Entfernung von der Drehachse bestimmen.

  • Physics I

    09:32
    Angular Momentum

    Quelle: Nicholas Timmons, Asantha Cooray, PhD, Department of Physics & Astronomie, School of Physical Sciences, University of California, Irvine, CA

    Angular Momentum ist definiert als das Produkt aus das Trägheitsmoment und die Winkelgeschwindigkeit des Objekts. Wie seine linear Analog ist Drehimpuls erhalten, was bedeutet, dass der Gesamtdrehimpuls eines Systems nicht ändern wird, wenn auf dem System gibt es keine externenrehmomente. Ein Drehmoment entspricht das Rotations einer Kraft. Weil es eine erhaltene ist, ist Drehimpuls eine wichtige Größe in der Physik. Das Ziel dieses Experiments ist der Drehimpuls einen rotierenden Stab zu messen und die Erhaltung des Drehimpulses verwenden zwei Rotations-Demonstrationen zu erklären.

  • Physics I

    08:51
    Energie und Arbeit

    Quelle: Ketron Mitchell-Wynne, PhD, Asantha Cooray, PhD, Department of Physics & Astronomie, School of Physical Sciences, University of California, Irvine, CA

    Dieses Experiment zeigt das Prinzip der Arbeit-Energie. Energie ist eines der wichtigsten Konzepte in der Wissenschaft und ist nicht einfach zu definieren. Dieses Experiment wird mit zwei verschiedenen Arten von Energie umgehen: potenzielle Energie und translational kinetische Energie. Potenzielle Energie ist definiert als die Energie, die ein Objekt aufgrund seiner Platzierung in einem Gravitationsfeld besitzt. Objekte, die hoch über dem Boden befinden sollen große potenzielle Energie haben. Ein Objekt, das in Bewegung von einem Ort zum anderen ist hat Translatorische kinetische Energie. Der wichtigste Aspekt der Energie ist, dass die Summe aller Arten von Energie konserviert wird. Das heißt, die Gesamtenergie eines Systems vor und nach jeder Veranstaltung auf verschiedene Arten von Energie, werden, ganz oder teilweise übertragen kann, aber total eneRgy die gleichen vor und werden nach der Veranstaltung. Dieses Labor zeigen diese Konservierung. Energie kann definiert werden als "die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten," die mechanischen Energie mit der Arbeit bezieht. Fliegende Geschosse, die stationäre Objekte treffen funktionieren für diese stationäre Objekte, wie eine Kanonenkugel schlagen eine Mauer und auseinander zu brechen ode

  • Physics I

    07:16
    Enthalpie

    Quelle: Ketron Mitchell-Wynne, PhD, Asantha Cooray, PhD, Department of Physics & Astronomie, School of Physical Sciences, University of California, Irvine, CA

    Wenn ein Topf mit Wasser auf einem heißen Ofen platziert wird, soll Wärme "vom Herd nehmen, die Wasser fließen". Wenn zwei oder mehr Objekte in thermischen Kontakt mit einander gesetzt werden, fließt Wärme spontan von den heißeren Objekten zu den kälteren oder in dieng, die dazu neigt, die Temperatur zwischen den Objekten auszugleichen. Zum Beispiel wenn Eiswürfel in eine Tasse Raumtemperatur Wasser gesetzt werden, Wärme aus dem Wasser fließt, die Eiswürfel und sie beginnen zu schmelzen. Oft wird der Begriff "Wärme" uneinheitlich, in der Regel bezieht sich einfach auf die Temperatur von etwas verwendet. Im Rahmen der Thermodynamik ist Hitze, wie Arbeit, definiert als eine Übertragung von Energie. Wärme ist Energie, die durch einen Unterschied in der Temperatur von einem Objekt auf ein anderes übertragen. Darüber hinaus ist die Gesamtenergie eines isolierten thermodynamischen System konstant-das heißt Energie übertragen werden kann, zu und von anderen Objekten innerhalb des Systems und kann auf verschiedene Arten von Energie umgewandelt werden, aber Energie kann nicht erzeugt oder vernichtet werden. Dies ist der erste Hauptsatz der Thermodynamik. Es ist sehr ähnlich zu der Erhaltung der Energiegesetz diskutiert, in einem anderen Video, aber

  • Physics I

    07:31
    Entropie

    Quelle: Ketron Mitchell-Wynne, PhD, Asantha Cooray, PhD, Department of Physics & Astronomie, School of Physical Sciences, University of California, Irvine, CA

    Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik ist ein Grundgesetz der Natur. Es besagt, dass die Entropie eines Systems immer erhöht sich im Laufe der Zeit oder im Idealfall konstant bleibt, wenn ein System in einen stabilen Zustand oder in einem "reversibler Prozess." Wenn dasSystem einen unumkehrbaren Prozess unterzogen wird, wird die Entropie des Systems immer erhöht. Dies bedeutet, dass die Änderung der Entropie, ΔS, immer größer oder gleich Null ist. Die Entropie eines Systems ist ein Maß für die Anzahl der mikroskopische Konfigurationen, die das System erreichen kann. Gas in einem Behälter mit bekanntem Volumen, Druck und Temperatur können z. B. eine enorme Anzahl von möglichen Konfigurationen der einzelnen Gasmoleküle. Wenn der Container geöffnet wird, die Gasmoleküle entkommen und die Anzahl der Konfigurationen steigt dramatisch, im wesentlichen nähert sich unendlich. Wenn der Container geöffnet wird, soll die Entropie zu erhöhen. Daher kann Entropie ein Maß für die "Störung" eines Systems betrachtet werden.

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