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Was ist Physik?

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

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

Energie, Energieträger und Potential - Ein zentrales Modell

Wiederholung und Zusammenfassung des Wissens aus Klasse 8-11.

Das Wasserbehältermodell

• Wassermenge und Stromstärke (Durchsatz)
• Wasserhöhe und Druck
• Widerstandskonzept:
  • Druckunterschied als Antrieb
  • Stömungswiderstand
• Energietransportkonzept:
  • Druck als Energiebeladungsmaß
  • Druckunterschied als Potentialdifferenz
  • Energiestromgleichung (Leistung) [math]P=I_W * \triangle p[/math]

Anwendungen des Wasserbehältermodells

• zusammengedrückte Körper: Stoffvolumen und Druck
• erwärmte Körper: Entropie und Temperatur
• Körper im Schwerefeld: Masse und „Höhe“ (Schwerepotential)
• Stromkreis: Ladungsmenge und el. Potential
• bewegte Körper: Impuls und Geschwindigkeit
• chemische Reaktion: Stoffmenge und „freie molare Standardenthalpie“

Grundlagen über Felder

Felder und Kräfte

• Fern- und Nahwirkungstheorie

Ursachen von Feldern

• elektrische Ladung und elektrisches Feld

(Grundlagen Elektrostatik)

• Massen und Gravitationsfeld
• magnetische Ladung und Magnetfeld

(Grundlagen Magnetostatik hier)

Graphische Darstellung von Feldern

• Feldlinien
• Feldflächen

Elektrisches Feld

Wiederholung elektrischer Grundbegriffe

• Ladung
• Potential
• Spannung
• Stromstärke
• Widerstand

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

Schwingungen

Grundbegriffe und Beispiele von Schwingungen

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

• Fadenpendel
• Federschwingung
• elektrischer Schwingkreis
• Amplitude
• Elongation
• Ruhelage
• Periodendauer
• Frequenz
• Energetische Betrachtungen

Mechanische Wellen

Grundbegriffe und Beispiele zu mechanischen Wellen

• Wellenlänge
• Ausbreitungsgeschwindigkeit
• Amplitude
• Energie

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
• 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

Elektromagnetische Wellen

Hertzscher Dipol

• Animation der elektrischen und magnetischen Feldstärken

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

Quanten- und Atomphysik

Doppelspaltexperiment

• Das Photon am Doppelspalt; Teilchen oder Welle?

Beschreibung von Teilchen mit Wellenfunktionen

• Aufenthaltswahrscheinlichkeit
• Superposition

Das Unschärfeprinzip

• Heisenbergsche Unschärferelation

Atommodelle

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