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==Eigenschaften von schwerer, elektrischer und magnetischer Wechselwirkung==
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Bild:Sester_und_Freiburger_Elle_am_Münster.jpg|Die "Freiburger Elle" und das Hohlmaß "Sester" am Freiburger Münster.
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==(Gravitation, Elektrostatik, Magnetostatik)==
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Bild:DirkNowitzki.jpg|Dirk Nowitzki is a "7-footer": 7 feet, 0 Inches tall.
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[[Datei:Wechselwirkung_Fernwirkung.png|thumb]]
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  Bild:LeBron James.jpg|LeBron James is only 6 feet 9 Inches tall.
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[[Datei:Wechselwirkung_Wechselwirkung.png|thumb]]
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  Bild:Mars Climate Orbiter.jpg|Diese Marssonde ist am 23. September 1999 in der Marsatmosphäre verglüht.
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====Drei verschiedene Wechselwirkungen====
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Zwei Gegenstände können eine Wechselwirkung aufeinander ausüben.
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Aus einer mechanischen Sichtweise heraus heißt das, dass sie aufeinander [[Kraft_und_Impuls|Kräfte ausüben und Impuls austauschen]]. Ein Gegenstand verliert Impuls, der andere Gegenstand erhält den Impuls.
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Offensichtlich besteht eine Wechselwirkung zwischen jeweils passenden ähnlichen Eigenschaften von Gegenständen. Es gibt drei verschiedene physikalische Eigenschaften, die Wechselwirkungen hervorrufen<ref>Außerdem gibt es noch die starke und die schwache Wechselwirkung. Meistens wird die elektro-magnetische WW nur als eine WW gezählt, dann sind es 4 WW. Die starke WW ist unter anderem dafür verantwortlich, dass die Atomkerne zusammenhalten. Die schwache WW ist beim radioaktiven Zerfall von Bedeutung.</ref>.
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'''1)''' Die (schwere) Masse (<math>m</math> in Kilogramm, <math>\rm kg</math>)
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:Alle Gegenstände mit einer (schweren) Masse , werden gegenseitig angezogen. ("Schwere Masse ist homosexuell." ;)
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'''2)''' Die elektrische Ladung (<math>Q</math> in "Coulomb", <math>1\,\rm C=1\,\rm A\,s</math>), die positiv oder negativ sein kann.
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:Elektrisch gleichnamige Gegenstände werden abgestoßen, ungleichnamige werden angezogen. ("Elektrische und Magnetische Ladung sind hetero und homophob<ref>Siehe [http://de.wikipedia.org/wiki/Homophobie Wikipedia: Homophobie]</ref> ."))
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'''3)''' Die magnetische Ladung<ref>Die magnetische Ladung wird auch als [http://de.wikipedia.org/wiki/Magnetostatik Polstärke <math>p</math>] bezeichnet.</ref> (<math>Q_m</math> in "Weber", <math>1\,\rm Wb=1\,\rm V\,s</math>), die Nordpol- oder Südpolladung sein kann.
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:Die Enden zweier Gegenstände mit gleichnamigen magnetischen Ladungen werden abgestoßen, ungleichnamige werden angezogen.
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*Die Wechselwirkung ist umso größer, je größer die Massen, die elektrischen oder die magnetischen Ladungen sind.
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:Zwei ungleichnamige elektrische oder magnetische Ladungen schwächen sich in ihrer gemeinsamen Wirkung.
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*Außerdem steigt die Wirkung bei kleinerem Abstand.
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====Ladungsträger im Atommodell====
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  Bild:Festkörper_Isolator.png|Das Modell eines Isolators.
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  Bild:Festkörper_Leiter.png|Das Modell eines Leiters.
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Bild:Festmagnet_Weiss-Bezirke_unmagnetisch.png|Das Modell eines magnetisierbaren Gegenstandes.
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===Fragen zum Film. "[https://www.zdf.de/dokumentation/terra-x/jagd-nach-dem-urmeter-die-geburt-des-meters-100.html Jagd nach dem Urmeter] ([https://www.youtube.com/watch?v=ZHWPyg25XoA auf youtube])"===
  
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*Ein Atom besteht aus einem "festen" Kern aus Protonen und Neutronen mit "weicher" Elektronenhülle. (Entscheidend ist der Energieaufwand!)
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*Am 11. Dezember 1998 startete die Raumsonde "[https://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/mars-climate-orbiter-absturz-wegen-leichtsinnsfehler-beim-rechnen-a-44777.html Mars Climate Orbiter]" vom Weltraumbahnhof Cape Canaveral. Am 23. September 1999 erreichte die Sonde den Mars und stürzte ab. Was war der Grund für den Absturz?
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*Der "Sturm auf die Bastille" gilt als der Beginn der französischen Revolution. An welchem Tag fand die Eroberung dieses Gefängnisses statt? (Tipp: Welches ist der französische Nationalfeiertag?)
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*Warum gab es in Frankreich vor der Revolution so viele verschiedene Maßeinheiten und wieviele waren es ungefähr?
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*Alle Materiebausteine tragen schwere Ladungen (Masse).
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*Welche Namen hatten die verschiedenen Längeneinheiten?
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*Protonen tragen positive und Elektronen negative elektrische Ladung.
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[[Datei:Aufgabe zur Triangulation.png|thumb|Triangulation zwischen Basel und Karlsruhe]]
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*Manche Atome (Fe, Co, Ni) oder Legierungen sind durch die Art ihrer Elektronenhülle ein kleiner Magnet/magnetischer Dipol. (Tragen sowohl Nord- als auch Südpolladung.)<ref>Wikipedia: [https://de.wikipedia.org/wiki/Dauermagnet#Dauermagnetmaterialien Dauermagnetmaterialien] <br>[http://www.heise.de/tp/artikel/26/26091/1.html IBM sucht die Super-Festplatte] Artikel bei heise online über eine "Super-Festplatte", welche die Magnetisierung einzelner Eisenatome zur Datenspeicherung verwendet. <br/> [http://www.ssc.rwth-aachen.de/index.php?menuID=3 Schöne Bilder von atomarer Magnetstruktur] (Prof. Dr. rer. nat. Dronskowski (Institut für Anorganische Chemie, RWTH Aachen))</ref>
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*Welche Nachteile hatten die vielen unterschiedlichen Maßeinheiten?
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*Die Akademie der Wissenschaften bekommt von der Nationalversammlung den Auftrag ein neues Maßsystem zu erarbeiten. [https://de.wikipedia.org/wiki/Claude-Antoine_Prieur Antoine Prieur] will einfach ein Pariser Maß als die neue einheitliche festlegen. Die anderen Wissenschaftler lehnen den Vorschlag ab. Wie will die Mehrheit der Akademie das Meter festlegen? Wie argumentieren Prieur und wie die restlichen Wissenschaftler?
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*Was ist ein "[https://de.wikipedia.org/wiki/Meridian_(Geographie) Meridian]"?
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*In Festkörpern sind die Atome nur schwer verschiebbar, oft in einer regelmäßigen Kristall-Struktur.
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* Wann starteten [https://de.wikipedia.org/wiki/Pierre_M%C3%A9chain Pierre Méchain] und [https://de.wikipedia.org/wiki/Jean-Baptiste_Joseph_Delambre Jean-Baptiste Delambre] auf ihre Expedition und was war ihr Ziel?
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*Die äußere Elektronenhülle ist bei manchen Festkörpern ("Leiter") "leicht" verschiebbar, bei anderen ("Isolator") nicht.
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*Warum müssen die beiden Landvermesser auf hohe Berge steigen, wozu dienen die Peilmarken? Und warum brauchen sie gutes Wetter?
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*Die atomaren Magnete sind je nach Art des Festkörpers mehr oder weniger leicht zu drehen.<ref>Genauer gesagt, sind die Grenzen der sogenannten "Weisschen Bezirke" mit mehr oder weniger Energieaufwand zu verschieben.(Siehe Wikipedia: [https://de.wikipedia.org/wiki/Weiss-Bezirk Weiss-Bezirk])</ref>
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*Was versteht man unter "Triangulation"?
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*Wozu wird eine Messung ganz oft wiederholt?
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====Entstehung der Ursachen / Ladungen====
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*Was ist eine "Bogensekunde"?
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*Warum muss man bei der Triangulation außer den Winkeln auch die Länge der Grundlinie messen?
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*Warum müssen die Maßstäbe vor der Sonne geschützt werden?
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Bild:Ladungsverschiebung.png|Elektronen sind vom oberen auf den unteren Gegenstand gebracht worden.
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*Wie ist das Meter dann festgelegt worden?
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Bild:Ladungsverschiebung_einfach.png|Dadurch ist der obere Gegenstand positiv, der untere negativ geladen.
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*Wieso ist damals das Meter ca. 0,2mm zu kurz geworden?
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Bild:leer.jpg
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*Die Festlegung des Meters über die Größe der Erde funktioniert aber prinzipiell nicht besonders genau. Warum?
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Bild:Festmagnet_Weiss-Bezirke_magnetisch.png|Bei einem Festmagneten sind die atomaren Magnete überwiegend gleich ausgerichtet.
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*Zeichne diese Triangulation zwischen Basel und Karlsruhe auf ein Din A3-Blatt. Die Grundlinie liegt zwischen Breisach und Freiburg. Zeichne sie 2,039cm lang. Bestimme dann die Entfernung zwischen Basel und Karlsruhe in Kilometern.
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Bild:Festmagnet_vollständig_magnetisiert.png|Dieser Festmagnet ist sogar vollständig magnetisiert.
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Bild:Festmagnet_mit_Ladungen.png|Vereinfachte Darstellung mit Magnetisierungslinien, die von Südpol- zu Nordpolladungen verlaufen.
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Bild:Elektret teilweise polarisiert.png|Bei diesem Elektret<ref>Elektrete sind das elektrische Analogon zu Magneten. Sie enthalten atomare elektrische Dipole, die dauerhaft in eine bestimmte Richtung zeigen können. Dadurch entstehen an den Rändern Polarisationsladungen. (Siehe Wikipedia: [https://de.wikipedia.org/wiki/Elektret Elektret]) Hauptanwendung ist die Herstellung von Elektretmikrophonen. (Siehe Wikipedia: [https://de.wikipedia.org/wiki/Elektretmikrofon Elektretmikrophon])</ref> sind die atomaren Dipole überwiegend gleich ausgerichtet.
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Bild:Elektret vollständig polarisiert.png|Dieser Elektret ist sogar vollständig polarisiert.
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Bild:Elektret mit Ladungen.png|Vereinfachte Darstellung mit Polarisierungslinien, die von negativen zu positiven Ladungen verlaufen.
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*Um einen Gegenstand elektrisch zu laden kann man elektrische Ladungen verschieben, man kann sie nicht erzeugen.
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*Um einen Gegenstand zu magnetisieren, muss man seine atomaren Magnete ausrichten.
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**Bei der Magnetisierung eines Gegenstandes entsteht an den Rändern genausoviel Nordpol- wie Südpolladung. Die Summe der Ladungen ist Null.
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**Durch Erhitzung oder Erschütterungen werden die atomaren Magnete eines magnetisierbaren Gegenstandes beweglich.
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*Um einen Gegenstand zu polarisieren, muss man seine atomaren elektrischen Dipole ausrichten.
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**Bei der Polarisierung eines Gegenstandes entsteht an den Rändern genausoviel positive wie negative Ladung. Die Summe der Ladungen ist Null.
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**Durch Erhitzung oder Erschütterungen werden die atomaren Dipole eines polarisierbaren Gegenstandes beweglich.
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*Bringt man positive und negative Ladung an einer Stelle zusammen, so schwächt sich die Wirkung. Entscheidend ist der Ladungsunterschied.
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*Bringt man Nordpolladung und Südpolladung an einer Stelle zusammen, so schwächt sich die Wirkung. Entscheidend ist der Ladungsunterschied.  
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*Ein Gegenstand mit ebensoviel positiver wie negativer Ladung wirkt nach Außen wie ein neutraler Gegenstand, wenn die Ladungen gleichmäßig verteilt sind.
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*Ein Gegenstand mit ebensoviel Nordpol- wie Südpol-Ladung wirkt nach Außen wie ein neutraler Gegenstand, wenn die Ladungen gleichmäßig verteilt sind.
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====Vergleiche====
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======Stärke======
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Im Alltag ist die magnetische Wechselwirkung am stärksten. Schon kleine Magnete werden mit großen Kräften zusammengezogen. Elektrische Kräfte, wie zwischen zwei geriebenen Luftballons sind verhältnismäßig klein.
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Erst bei großen Massen wie der Erde ist die schwere Wechselwirkung deutlich spürbar.
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======Reichweite======
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*Es gibt keine negative Massen.  
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*Die meisten Gegenstände enthalten fast gleichviel positive und negative elektrische Ladung. (Weil gleichnamige elektrische Ladung voneinander abgestoßen wird, ist es schwer elektrische Ladung anzuhäufen.)
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*Alle Gegenstände enthalten gleichviel Nord- und Südpolladung.
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Im Gegensatz zur elektrischen Ladung kann man von schwerer Masse ganz viel anhäufen. In einem großen Abstand wirkt daher nur noch die Gravitation von massereichen Gegenständen, wie Erde, Mond oder Sonne. Bei einem Magnet heben sich in größerer Entfernung die Wirkung der beiden Pole auf.
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====Elektrische und magnetische Influenz<ref>Der Begriff "Influenz" beschreibt die Veränderung eines Gegenstandes in der Nähe von elektrischen oder magnetischen Ladungen. Man kann also von elektrischer oder magnetischer Influenz sprechen. Bei Magneten hat sich zusätzlich der Begriff der Magnetisierung eingebürgert. Von "Elektrisierung" dagegen spricht man im physikalischen Sinne nicht. Dieser Begriff wird eher umgangssprachlich für eine Verschiebung der elektrischen Ladung benutzt.</ref>====
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Bild:Influenz_magnetisch_1.png|'''magnetische Polarisation (magnetische Influenz):''' Ein unmagnetischer aber magnetisierbarer Gegenstand.
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Bild:Influenz_magnetisch_2.png|Wird in der Nähe eines Südpols magnetisiert.
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Bild:Influenz_magnetisch_3.png|Vereinfachte Darstellung mit magnetischen Polarisationslinien, die von Südpol- zu Nordpolladungen verlaufen.
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Bild:Influenz_elektrisch_1.png|'''Verschiebungspolarisation (elektrische Influenz):''' Ein Isolator wird in der Nähe eines geladenen Gegenstandes...
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Bild:Influenz_elektrisch_2.png|polarisiert. Die Elektronenhüllen verschieben sich.
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Bild:Influenz_elektrisch_3.png|Vereinfachte Darstellung mit Polarisierungslinien, die von negativen zu positiven Ladungen verlaufen.
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Bild:Influenz_Wasser_1.png|'''Orientierungspolarisation (elektrische Influenz):''' Haben die Moleküle einen elektrischen Dipol (zB Wasser)...
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Bild:Influenz_Wasser_2.png|so werden die Moleküle gedreht.
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Bild:Influenz_elektrisch_3.png|Nach Außen ergibt sich das gleiche Ergebnis wie bei der Verschiebung der Elektronenhüllen.
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Bild:Influenz_elektrisch_Leiter_1.png|'''Ladungsverschiebung (elektrische Influenz):''' Bei einem Leiter werden in der Nähe eines geladenen Gegenstandes...
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Bild:Influenz_elektrisch_Leiter_2.png|Ladungen verschoben.
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Bild:Influenz_elektrisch_Leiter_3.png|Der Gegenstand ist nicht polarisiert. <br>Es entsteht trotzdem ein elektrischer Dipol.
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*Elektrische Ladung ist in einigen Stoffen sehr beweglich, in anderen nicht.
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*Magnetische Ladung ist immer fest an den magnetisierten Gegenstand gebunden.
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*In einem elektrisch neutralen Gegenstand werden in der Nähe eines elektrisch geladenen Gegenstandes die Ladungen verschoben. (elektrische Influenz)
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*In einem magnetisierbaren Gegenstand werden in der Nähe einer magnetischen Ladung die atomaren Magnete ausgerichtet. (magnetische Influenz)
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*Elektrische Ladungen lassen sich nur sehr schlecht speichern/anhäufen. Elektrische Ladungen lassen sich nur schwer trennen.
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*Ein Gramm Kupfer hat eine positive Ladung von fast 3 Millionen Coulomb!
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*Bei Nichtleitern gibt es keine frei beweglichen Elektronen, aber die Elektronenhülle ist trotzdem verschiebbar.
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==Häufige Fehler==
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==Links==
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*Video: [https://www.zdf.de/dokumentation/terra-x/jagd-nach-dem-urmeter-die-geburt-des-meters-100.html Jagd nach dem Urmeter, Auf den Spuren genialer Forscher und Erfinder] (ZDF: TerraX, 2011) (43min)
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*Die Magnetpole befinden sich an den Enden der Magnetisierung. Es ist sinnvoll diese farbig zu markieren. Häufig wird aber eine ganze Hälfte eines Permanentmagneten grün oder rot gezeichnet.
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:* [https://www.youtube.com/watch?v=ZHWPyg25XoA "Jagd nach dem Urmeter" auf youtube]
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:*[https://www.youtube.com/watch?v=OjAyARMzf2o Die Geschichte des Metermaßes | Terra X plus auf youtube]
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:* Wikipedia: [https://de.wikipedia.org/wiki/Mars_Climate_Orbiter Mars Climate Orbiter]
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:: Spiegel Online: [https://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/mars-climate-orbiter-absturz-wegen-leichtsinnsfehler-beim-rechnen-a-44777.html Absturz wegen Leichtsinnsfehler beim Rechnen] (01.10.1999)
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:* Wikipedia: [https://de.wikipedia.org/wiki/Claude-Antoine_Prieur Antoine Prieur]
  
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==Fußnoten==
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* Kurz-Zusammenfassung (ohne Quellen :( [https://www.hs.uni-hamburg.de/DE/GNT/exk/pdf/metr-sys.pdf Die Einführung des metrischen Systems] Bernd Wolfram – Exkursion Paris, 26.6.–30.6.2004
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<references />
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* Europäische Geschichte Online: [http://ieg-ego.eu/de/threads/transnationale-bewegungen-und-organisationen/internationalismus/roland-wenzlhuemer-die-geschichte-der-standardisierung-in-europa Die Geschichte der Standardisierung in Europa]  von Roland Wenzlhuemer Original auf Englisch, erschienen: 10.12.2003
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* Die ZEIT: [https://www.zeit.de/2018/45/masseinheiten-masse-gewichte-konferenz-einheitssystem/komplettansicht Maßeinheiten: Wie viel wiegt 1 kg?] von Max Rauner, 30. Oktober 2018, 17:07 Uhr Editiert am 3. November 2018, 7:37 Uhr DIE ZEIT Nr. 45/2018, 31. Oktober 2018

Aktuelle Version vom 6. September 2024, 15:57 Uhr

Leere Seite

  • Die "Freiburger Elle" und das Hohlmaß "Sester" am Freiburger Münster.

  • Dirk Nowitzki is a "7-footer": 7 feet, 0 Inches tall.

  • LeBron James is only 6 feet 9 Inches tall.

  • Diese Marssonde ist am 23. September 1999 in der Marsatmosphäre verglüht.

Fragen zum Film. "Jagd nach dem Urmeter (auf youtube)"

  • Am 11. Dezember 1998 startete die Raumsonde "Mars Climate Orbiter" vom Weltraumbahnhof Cape Canaveral. Am 23. September 1999 erreichte die Sonde den Mars und stürzte ab. Was war der Grund für den Absturz?
  • Der "Sturm auf die Bastille" gilt als der Beginn der französischen Revolution. An welchem Tag fand die Eroberung dieses Gefängnisses statt? (Tipp: Welches ist der französische Nationalfeiertag?)
  • Warum gab es in Frankreich vor der Revolution so viele verschiedene Maßeinheiten und wieviele waren es ungefähr?
  • Welche Namen hatten die verschiedenen Längeneinheiten?
Triangulation zwischen Basel und Karlsruhe
  • Welche Nachteile hatten die vielen unterschiedlichen Maßeinheiten?
  • Die Akademie der Wissenschaften bekommt von der Nationalversammlung den Auftrag ein neues Maßsystem zu erarbeiten. Antoine Prieur will einfach ein Pariser Maß als die neue einheitliche festlegen. Die anderen Wissenschaftler lehnen den Vorschlag ab. Wie will die Mehrheit der Akademie das Meter festlegen? Wie argumentieren Prieur und wie die restlichen Wissenschaftler?
  • Was ist ein "Meridian"?
  • Wann starteten Pierre Méchain und Jean-Baptiste Delambre auf ihre Expedition und was war ihr Ziel?
  • Warum müssen die beiden Landvermesser auf hohe Berge steigen, wozu dienen die Peilmarken? Und warum brauchen sie gutes Wetter?
  • Was versteht man unter "Triangulation"?
  • Wozu wird eine Messung ganz oft wiederholt?
  • Was ist eine "Bogensekunde"?
  • Warum muss man bei der Triangulation außer den Winkeln auch die Länge der Grundlinie messen?
  • Warum müssen die Maßstäbe vor der Sonne geschützt werden?
  • Wie ist das Meter dann festgelegt worden?
  • Wieso ist damals das Meter ca. 0,2mm zu kurz geworden?
  • Die Festlegung des Meters über die Größe der Erde funktioniert aber prinzipiell nicht besonders genau. Warum?
  • Zeichne diese Triangulation zwischen Basel und Karlsruhe auf ein Din A3-Blatt. Die Grundlinie liegt zwischen Breisach und Freiburg. Zeichne sie 2,039cm lang. Bestimme dann die Entfernung zwischen Basel und Karlsruhe in Kilometern.

Links

Spiegel Online: Absturz wegen Leichtsinnsfehler beim Rechnen (01.10.1999)
Von „http://schulphysikwiki.de/index.php?title=*&oldid=17368“