Physik Schülerlexikon

Gammastrahlen sind sehr kurzwellige elektromagnetische Strahlen und werden meist gemeinsam mit Alpha - oder Betastrahlen ausgesandt. Radioaktive Atomkerne zerfallen nach statistischen Gesetzen. Man kann nicht vorhersagen, welche Kerne innerhalb einer bestimmten Zeitspanne zerfallen, nur wie viele. Es gilt dabei das Zerfallsgesetz: \(N=N_0 \cdot e^{-\lambda t}\) . (N 0 Anzahl der noch nicht zerfallenen Atome zum Zeitpunkt 0, N Anzahl der noch nicht zerfallenen Atome zum Zeitpunkt t, λ Zerfallskonstante). Die Zeit, nach der die Hälfte von den ursprünglich vorhandenen Atomen zerfallen ist, wird...

Im eigentlichen Sinn ist Gammastrahlung eine der drei „klassischen“ Formen von radioaktiver Strahlung , und zwar diejenige, die aus hochenergetischen elektromagnetischen Strhalungsquanten, d. h. Photonen besteht. Bei den meisten Alpha- und Betazerfällen werden auch Gammaquanten freigesetzt. Reine „Gammazerfälle“ gibt es nur insofern, als ein Atomkern in einem angeregten Zustand unter Aussendung eines Gammaquants in seinen Grundzustand übergeht. Dabei ändern sich aber weder Protonen- noch Neutronenzahl des Kerns. Im weiteren Sinn versteht man unter Gammastrahlen den energiereichsten Bereich des...

Der Durchgang von elektrischem Strom durch ein Gas, meist mit einer Leuchterscheinung verbunden. Da Gase normalerweise aus elektrisch neutralen Molekülen bestehen, ist eine Gasentladung nur dann möglich, wenn die nötigen Ladungsträger erzeugt werden. Je nachdem, ob sie mit oder ohne eine äußere Einwirkung entstehen, spricht man von selbstständigen und unselbstständigen Gasentladungen; sie unterscheiden sich durch den Zusammenhang von Stromstärke und angelegter Spannung ( Strom-Spannungs-Kennlinie ): Eine unselbstständige Gasentladung liegt vor, wenn Ladungsträger von außen in das Gas...

Als gekoppelte Pendel bezeichnet man zwei oder mehr z. B. durch eine Feder oder einen belasteten Faden miteinander verbundene Pendel , die sich gegenseitig beeinflussen, also nicht unabhängig voneinander schwingen können. Die einfachste Form gekoppelter Pendel ist das Doppelpendel (Abb.). Koppelt man zwei Fadenpendel gleicher Länge und gleicher Masse ( sympathische Pendel ) und bringt eines der Pendel durch Anstoßen zum Schwingen, so gibt es seine Schwingungsenergie über die Kopplung allmählich an das andere Pendel ab, bis die gesamte Schwingungsenergie im andern Pendel steckt und das erste...

Ein Generator (von lat. „Erzeuger“; auch Dynamomaschine ), wandelt mechanische, genauer gesagt Rotationsenergie in elektrische Energie um. Eine umgekehrt arbeitende Maschine, die also elektrische in mechanische Energie verwandelt, ist ein Elektromotor . Der Generator beruht auf folgendem Prinzip: Eine Leiterschleife der Fläche A dreht sich im Magnetfeld \(\vec B\) eines Dauermagneten. Aufgrund der ständigen Änderung des magnetischen Flusses \(\Phi\) durch die Schleifenfläche wird in der Leiterschleife eine Spannung U induziert : \(U = - \dfrac{\text d\Phi}{\text d t}\) Wegen \(\Phi = B...

Die Geophysik ist die Wissenschaft von der Erforschung und Beschreibung der Erde mit physikalischen Methoden. Im weiteren Sinn umfasst sie neben der Physik des festen Erdkörpers (hierzu zählt insbesondere die Seismologie ) auch die Physik der Ozeane und die Gewässerkunde, die Physik der Atmosphäre und die Meteorologie sowie die Physik der Hochatmosphäre und der die Erde umgebenden Magnetfelder. Nach einer anderen Klassifikation unterteilt man die G. in die Physik des inneren Erdkörpers und die Physik der dem Menschen erfahrbaren Umgebung ( Umweltphysik ).

Die Geschwindigkeit \(\vec v\) , ist ein Vektor , der sowohl angibt, wohin sich ein Objekt bewegt ( Richtung des Vektors) also auch wie schnell ( Betrag des Vektors). Bei einer geradlinigen Bewegung braucht man keine Vektordarstellung, in diesem Fall gibt das Vorzeichen an, ob man sich vorwärts oder rückwärts bewegt. Die Geschwindigkeit ist generell über die Formel „Weg durch Zeit“ definiert. Bei einer gleichförmigen Bewegung (konstanter Geschwindigkeitsbetrag) ist sie einfach der Quotient aus der zurückgelegten Wegstrecke \(\Delta s\) und der dafür benötigten Zeitspanne \(\Delta t\) : \(v =...

Gewichtskraft ist die physikalische korrekte Bezeichnung für den alltagssprachlichen Ausdruck Gewicht . Als physikalische Größe hat sie das Formelzeichen F G . F G ist die Kraft , mit der ein Körper aufgrund der Gravitation seine Unterlage oder Aufhängung belastet oder, falls beides nicht vorhanden, zum Erdmittelpunkt hin beschleunigt wird. Mit der Fallbeschleunigung g und der Masse m des Körpers hat die Gewichtskraft den Betrag \(F_\text G = m \cdot g\) Die Gewichtskraft ist wie jede Kraft ein Vektor ( \(\vec F_\text G\) ), sie zeigt immer nach unten, also Richtung Erdmittelpunkt und steht...

Gewitter sind komplexe meteorologische Erscheinung, die mit luftelektrischen Entladungen ( Blitzen ) und akustischen Phänomenen ( Donner ) verbunden sind. Ein Gewitter entsteht, wenn sehr feuchte Luft rasch in größere Höhen aufsteigt. Es bilden sich dann in etwa 6–8 km Höhe mächtige Quellwolken, in denen starke Vertikalströmungen herrschen, die zur Ladungstrennung innerhalb der Gewitterwolken führen (Abb.). Die positive Hauptladung wird von den Eisteilchen der hohen Wolkenpartien getragen. Die sich bildenden elektrischen Felder gleichen sich durch Funkenentladungen zwischen unterschiedlich...

Gezeiten ( Tiden ) ist die Sammelbezeichnung für Ebbe und Flut . Die Gezeiten entstehen durch das Zusammenwirken von Gravitations- und Zentrifugalkräften, die zu 12-stündigen Verschiebungen von Ozeanen und Atmosphäre führen. Bei der Bewegung des Systems Erde–Mond um den gemeinsamen Schwerpunkt ist die Fliehkraft an allen Punkten der Erde gleich gerichtet und etwa gleich groß. Die Anziehungskraft des Mondes auf die Erde dagegen ist stets auf den Mond gerichtet und hängt vom Abstand Erde–Mond ab. Die beiden Kräfte gleichen sich nur im Schwerpunkt der Erde aus, an allen anderen Punkten gibt es...

Gläser sind Festkörper mit einer amorphen (griech. „gestaltlosen “ ) atomaren Struktur. Dies bedeutet, dass die Atome kein regelmäßiges geometrisches Kristallgitter bilden (auch nicht in kleinen Domänen). Formal kann man Gläser als unterkühlte Schmelzen ansehen, die so schnell erstarrt sind („abgeschreckt wurden“), dass sie keine Zeit hatten eine regelmäßige Struktur aufzubauen. Optische Gläser bestehen aus verschiedenen Oxiden wie Quarz (SiO 2 ), Boroxid (B 2 O 5 ) und Bleioxid (PbO) sowie weiteren Zusätzen. Sie sind für Licht durchlässig und daher wichtige optische Werkstoffe. Man...

Ein Gleichgewicht im engeren Sinne ist der Zustand, in dem die Summe aller auf einen Körper wirkenden Kräfte gleich null ist ( Kräftegleichwicht ). Heben sich alle angreifenden Drehmomente auf, ist der Körper im Rotationsgleichgewicht ( Drehgleichgewicht ). Anmerkung: Ein gleichmäßig rotierender Körper befindet sich nicht im Kräftegleichgewicht, weil sich die Richtung seiner Geschwindigkeit ständig ändert und daher sein Impuls nicht konstant sein kann – aber er ist im Drehgleichgewicht, weil kein Drehmoment angreift und sein Drehimpuls daher konstant ist. Man unterscheidet drei Arten von...

elektrisches Bauteil bzw. eine Schaltung zur Umformung von Wechselstrom in (pulsierenden) Gleichstrom . Im einfachsten Fall ist ein Gleichrichter eine Diode , die den elektrischen Strom nur in einer Richtung durchlassen. Bei der Einweggleichrichtung wird nur eine, bei der Zweiweggleichrichtung (z. B. durch eine Graetz-Schaltung ) werden beide Halbwellen des Wechselstroms genutzt.

Wenn sich in einem Stromkreis elektrische Stromstärke und Spannung in Betrag und Richtung konstant sind, spricht man von Gleichstrom bzw. Gleichspannung . Bei zeitlich variablem Stromfluss bzw. variabler Spannung handelt es sich Wechselstrom bzw. -spannung . Oft wird die Bezeichnung auch für eine Spannung verwendet, die zwar nicht konstant ist, die aber ihr Vorzeichen nicht wechselt ( pulsierende Gleichspannung ). Für Gleichspannung verwendet man häufig das Symbol U = . Nach der engl. Bezeichnung „direct current“ benutzt man für Gleichstrom auch die Abkürzung DC .

Der glühelektrische Effekt (auch Richardson - oder Edison-Effekt ) ist das Phänomen, dass eine glühende Metall- oder Halbleiteroberfläche Elektronen emittiert ( Glühemission ). Mit steigender Temperatur nimmt die mittlere kinetische Energie der Leitungselektronen im erhitzten Körper so weit zu, dass immer mehr von ihnen imstande sind, die Potenzialschwelle an der Oberfläche ( Austrittsarbeit ) zu überwinden. Diese Elektronen umgeben den sich durch den Elektronenverlust positiv aufladenden Körper als eine Raumladungswolke , was eine weitere Elektronenemission erschwert. Legt man den Körper aber...

Gluonen (nach engl. glue „Leim“) sind die Austauschteilchen der starken Wechselwirkung , also sozusagen die Photonen der Kernkraft (Farbkraft), welche Proton, Neutron und Atomkern zusammenhält. Es gibt 8 verschiedene Gluonen, die jeweils den Übergang zwischen zwei verschiedenen der Farbladungswerte Rot, Grün, Blau und Antirot, Antigrün und Antiblau bewirken. Wie Photonen sind Gluonen masselos, elektrisch neutral und tragen den Spin s = 1. Sie besitzen jedoch jeweils selbst eine Farbladung und können sich daher gegenseitig anziehen. Es ist im Prinzip sogar möglich, dass zwei oder drei Gluonen...

Die SI-Basiseinheit der Masse ist das Kilogramm , ein Gramm entspricht einem Tausendstel Kilogramm. Das Kilogramm ist die einzige Basiseinheit, die noch über einen „realen“ Normkörper definiert wird, das sog. Urkilogramm , das in Paris aufbewahrt wird. Bei der für 2018 geplanten Reform des SI soll dies geändert werden, und zwar über atomare Massenwerte und eine Festlegung der Avogadro-Konstanten N A . Übrigens: Beim Kilogramm werden die bekannten Einheitenvorsätze etwas unsystematisch benutzt – kleine Massen werden als Milligramm, Mikrogramm, Nanogramm usw. bezeichnet. Für große Massen...

Die Gravitation (von lat. gravitas „Schwere, Gewicht“), auch Schwerkraft oder Massenanziehung , ist diejenige Kraft , die zwei oder mehrere Körper allein aufgrund ihrer schweren Masse aufeinander ausüben. Im Alltag spürt man normalerweise nur die Gravitation der Erde , da alle anderen Massen entweder zu klein oder zu weit weg sind (einzige Ausnahme ist der Mond, der die Gezeiten verursacht). Die Schwerkraft der Erde, die man auch Erdanziehung nennt, äußert sich in der Gewichtskraft aller Körper auf der Erde. Da es nur positive Massen gibt, ist die Gravitation stets anziehend . Für den Betrag F...

Der Grundzustand ist der stationäre Zustand eines Quantensystems ( Atom , Molekül , Kern oder Nukleons mit der jeweils niedrigstmöglichen Energie . Die Elektronen in Atomen und Molekülen sowie die Nukleonen im Kern befinden sich normalerweise im Grundzustand. Durch Zufuhr eines bestimmten Energiebetrags, der Anregungsenergie , können sie in einen angeregten Zustand gebracht werden, kehren aber meist nach kurzer Zeit wieder in den Grundzustand zurück. Nur bei sog. metastabilen Zuständen , die man u. a. bei bestimmten radioaktiven Isotopen sowie bei der Fluoreszenz findet, bleibt der angeregte...

GUT und TOE sind zwei engl. Akronyme, die für Grand Unified Theory (Große Vereinheitlichte Theorie) und Theory Of Everything (Theorie Von Allem) stehen. Damit gemeint sind theoretische Ansätze, welche – im Fall einer GUT – die Quantentheorien der fundamentalen Kräfte Elektromagnetismus , starke und schwache Wechselwirkung vereinheitlichen bzw. sogar die gesamte Quantenphysik und die Allgemeine Relativitätstheorie , also die aktuelle Theorie der Gravitation , in einem Modell zusammenführen. Während mit dem Standardmodell der Elementarteilchenphysik eine GUT im Prinzip in den Grundzügen vorliegt...