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Version vom 5. Dezember 2006, 22:02 Uhr

Was ist Physik?

In diesem Kapitel wird die Physik selbst thematisiert. Es geht um:

• Grenzen und Möglichkeiten
• Erkenntnisgewinn
• Vorgehensweise
  • induktiv
  • deduktiv
• Abbildung der Realität mit Modellen
• Einschränkungen der Modelle
• Experimente und Fehler

Messunsicherheit und Fehlerrechnung

Übersicht der physikalischen Größen, Einheiten und Konstanten

Energie, Energieträger und Potential - Ein zentrales Modell

Wiederholung und Zusammenfassung des Wissens aus Klasse 8-11.

• Energie
• Energie- und Energieträgerströme
• Aufgaben
• Praktikum: Bestimmung von Energie- und Entropiekapazität von Wasser und Wasserdampf

Mechanik

Wiederholung in Stichworten von Klasse 8 bis 11

• Kinematik

Beschreiben von Bewegungen in einem Koordinatensystem, das man gewählt hat

• Dynamik
  • Die Kraft
  • Kraft und Impuls
  • Kraft und Energie

Grundlagen über Felder

• Kraftübertragung
• Fern- und Nahwirkungstheorie
• Massen und Gravitationsfeld Wikipedia: Gravitation
• elektrische Ladung und elektrisches Feld
• magnetische Pole und magnetisches Feld
• Wikipedia: magnetische Monopole
• Stromfluss und Magnetfeld ???

Das Gravitationsfeld

• Graphische Darstellung
  • Feldlinien unter Zugspannung
  • Feldflächen

• Messung der Feldstärke
  • Konzept des Probekörpers
  • Stetige Verkleinerung des Probekörpers
  • Unabhängigkeit von der Größe des Probekörpers

• Das Potential
  • Berechnung der Energie durch Wegintegrale
  • Veranschaulichung durch Potentialgebirge
  • Script Uni-Tübingen

• Felderzeugende Masse und Feldstärke
  • Newtonsches Gravitationsgesetz
  • Cavendish-Experiment (Gravitations-Drehwaage)
  • Gravitationskonstante

• Das Zentralfeld

• Links
  • Wikipedia: Kategorie: Gravitation

• Wiederholung elektrischer Grundbegriffe
  • Energietransport
  • Ladung
  • Potential
  • Spannung
  • Stromstärke
  • Widerstand

Elektrisches Feld

• Einführung in die Elektrostatik
  • Anziehung und Abstoßung
  • Graphische Darstellung von elektrischen Feldern
  • Grieskörnchenversuche
  • Feldlinien / Zugspannung
  • Feldflächen / Druckspannung
  • Influenz
  • Abschirmung (Faradayscher Käfig)

• Messung der Feldstärke
  • Konzept des Probekörpers
  • Stetige Verkleinerung des Probekörpers
  • Unabhängigkeit von der Größe des Probekörpers

• Das Potential des elektrischen Feldes
  • Script Uni Tübingen: Vergleich zwischem elektrischem und mechanischen Potential

• Felderzeugende Ladung und Feldstärke
  • Flächenladungsdichte
  • Das Coulombsche Gesetz Wikipedia: Coulombsches Gesetz

• Das Zentralfeld

• Kondensatoren
  • Plattenkondensator
  • Kapazität eines Kondensators
  • Energie elektrischer Felder
  • Materie im elektrischen Feld

• Milikanversuch
  • Quantisierung der Ladung

• Geladene Teilchen in elektrischen Feldern
  • Oszilloskop

Magnetisches Feld

• Ströme erzeugen Magnetfelder

Uni München, Elektromagnetismus

• • Magnetfeld um einen Leiter
  • Stromdurchflossenene Spule
  • Feldstärke

• Geladene Teilchen in magnetischen Feldern
  • e/m-Bestimmung eines Elektrons
  • Fernsehröhre
  • Lorentzkraft (Kraft auf bewegte Ladungen im Magnetfeld)

• Elektromotor

[1]

• Halleffekt
  • Hallsonde

• Geschwindigkeitsfilter für bewegte Teilchen
  • Wienfilter

Elektromagnetische Induktion

• Das Induktionsgesetz

• Energieerhaltung und Lenzsche Regel

• Selbstinduktion

• Induktivität einer Spule

Energie des magnetischen Feldes

• Dynamo (Wechselstromgenerator)

Mechanische Schwingungen

• Grundbegriffe und Beispiele von Schwingungen

Hier werden anhand von wichtigen Beispielen die zentralen Begriffe einer Schwingung erläutert.

• Energie und Impuls einer Schwingung
• Experimentelle Untersuchung einer Schaukel

Kinder beim Schaukeln

• Mathematische Beschreibung von Schwingungen
  • Harmonische Schwingung als Projektion einer Kreisbewegung
  • Differentialgleichungen
• Überlagerung von harmonischen Schwingungen
• Erzwungene Schwingungen
• Links
  • Leifi Uni München: Die harmonische Schwingung
  • Applet zur Zeigerdarstellung
  • Applet zur Zeigerdarstellung (ca. 1MB)
  • Applet zur Überlagerung zweier harmonischer Wellen (ca. 1MB)
  • Applet Fouriersynthese
  • Applet zu Faden- und Federpendel
  • Wikipedia:harmonische Schwingung

Mechanische Wellen

• Grundbegriffe und Beispiele zu mechanischen Wellen
  • Wellenlänge
  • Ausbreitungsgeschwindigkeit
  • Amplitude
  • Energie

• • dynamische Arbeitsblätter zur Erarbeitung der Grundbegriffe der Wellenlehre

• Dopplereffekt
  • Dopplereffekt anhören
  • Dopplereffekt erklärt
  • Dopplereffekt, Machkegel und Überschall

• Überlagerung (Interferenz) von Wellen
  • wikipedia: Interferenz
  • Einfache Überlagerung
  • Videos von Wassertropfen und Wasserwellen
  • Applet mit Interferenz zweier Kreis- oder Kugelwellen
  • Applet, das eine Wellenwanne simuliert. Beeindruckend!
  • Zwei Quellen Interferenz
  • Phasenzeiger: Interferenz zweier Wellen

• Stehende Wellen
  • Orgelpfeifen, Blasinstrumente
  • Applet mit Erklärung durch Überlagerung mit der reflektierten Welle
  • Applet mit stehenden Längswellen in Musikinstrumenten
  • Applets aus der Strömungsmechanik

Elektromagnetische Wellen

• Radio: Sender-Empfänger

• Hertzscher Dipol
  • Animation der elektrischen und magnetischen Feldstärken

• Verknüpfung elektrischer und magnetischer Wechselfelder

• Mikrowellen
  • Experimente mit der Haushaltsmikrowelle
  • Noch mehr Experimente...

Licht

• Übersicht und Sammlung bisherigen Wissens
  • Wellen- kontra Teilchenmodell
  • Farben
  • Lichtgeschwindigkeit
  • geometrische Optik

• Welleneigenschaften des Lichts
  • Hygensches Prinzip
  • Beugungs- und Interferenzerscheinungen

• Teilcheneigenschaften des Lichts
  • Fotoeffekt

• Erzeugung von Licht (Lampen)
  • Glühlampen (heiße Körper)
  • leuchtende Gase
  • LASER

Spezielle Relativitätstheorie

Quanten- und Atomphysik

• Doppelspaltexperiment
  • Das Photon am Doppelspalt; Teilchen oder Welle?

• Beschreibung von Teilchen mit Wellenfunktionen
  • Aufenthaltswahrscheinlichkeit
  • Superposition

• Elektronenbeugung

• Das Unschärfeprinzip
  • Heisenbergsche Unschärferelation

• Atommodelle
  • Energiesprünge
  • Elektronium/Orbitale
  • 3D-Animation eines Atommodells
  • Der Quantensprung
  • Programme zur Simulation des Wasserstoffatoms herunterladen