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Energie und ihre Eigenschaften
Grundwissen
- Energietransport: Energie kann von einem Ort zu einem anderen transportiert werden.
- Energieübertragung: Energie kann von einem Körper oder einem System auf einen anderen Körper oder ein anderes System übertragen werden.
- Energieumwandlung: Energie kann von einer Form in eine andere Form umgewandelt werden.
- Energieerhaltung: Bei der Energieübertragung oder der Energieumwandlung geht keine Energie verloren und kommt keine Energie hinzu.
- Energieentwertung: Bei jeder Energieübertragung oder Energieumwandlung wird ein Teil der zu Beginn vorhandenen Energie entwertet.
Grundwissen
- Energietransport: Energie kann von einem Ort zu einem anderen transportiert werden.
- Energieübertragung: Energie kann von einem Körper oder einem System auf einen anderen Körper oder ein anderes System übertragen werden.
- Energieumwandlung: Energie kann von einer Form in eine andere Form umgewandelt werden.
- Energieerhaltung: Bei der Energieübertragung oder der Energieumwandlung geht keine Energie verloren und kommt keine Energie hinzu.
- Energieentwertung: Bei jeder Energieübertragung oder Energieumwandlung wird ein Teil der zu Beginn vorhandenen Energie entwertet.
Stoß-Labor (Simulation von PhET)
Versuche
- Erforschung verschiedener 1-dimensionaler Stoßprozesse
- Erforschung verschiedener 2-dimensionaler Stoßprozesse
Versuche
- Erforschung verschiedener 1-dimensionaler Stoßprozesse
- Erforschung verschiedener 2-dimensionaler Stoßprozesse
Versuche zur kinetischen Energie
Versuche
- Mit den folgenden Versuchen kannst du die Formel für die kinetische Energie herleiten oder bestätigen.
Versuche
- Mit den folgenden Versuchen kannst du die Formel für die kinetische Energie herleiten oder bestätigen.
Versuche zur potentiellen Energie
Versuche
- Mit den folgenden Versuchen kannst du die Formel für die potentielle Energie herleiten oder bestätigen.
Versuche
- Mit den folgenden Versuchen kannst du die Formel für die potentielle Energie herleiten oder bestätigen.
Energiebilanz beim Skifahren
Aufgabe (
Übungsaufgaben
)
Ein Skifahrer steht oben am Hang und fährt diesen hinunter, dabei wandelt er die zuvor durch Lift oder Steigarbeit gewonnene potentielle Energie…
Zur Aufgabe
Aufgabe (
Übungsaufgaben
)
Ein Skifahrer steht oben am Hang und fährt diesen hinunter, dabei wandelt er die zuvor durch Lift oder Steigarbeit gewonnene potentielle Energie…
Zur AufgabeEnergiebilanz beim Federpendel
Aufgabe (
Übungsaufgaben
)
An eine ungedehnte Feder der Härte \(D\) wird ein Körper der Masse \(m\) angehängt und losgelassen. Es ergibt sich eine (harmonische) Schwingung. Wir…
Zur Aufgabe
Aufgabe (
Übungsaufgaben
)
An eine ungedehnte Feder der Härte \(D\) wird ein Körper der Masse \(m\) angehängt und losgelassen. Es ergibt sich eine (harmonische) Schwingung. Wir…
Zur AufgabeElektrizität und Ladung
Grundwissen
- Es gibt zwei unterschiedliche Ladungsarten: positive und negative Ladung.
- Gleichnamige Ladungen stoßen sich gegenseitig ab, ungleichnamige ziehen sich an.
- Ladungen sind die Ursache dafür, dass sich Gegenstände anziehen und abstoßen können.
- Eine Folge der Kraftwirkung zwischen Ladungen ist die Influenz.
Grundwissen
- Es gibt zwei unterschiedliche Ladungsarten: positive und negative Ladung.
- Gleichnamige Ladungen stoßen sich gegenseitig ab, ungleichnamige ziehen sich an.
- Ladungen sind die Ursache dafür, dass sich Gegenstände anziehen und abstoßen können.
- Eine Folge der Kraftwirkung zwischen Ladungen ist die Influenz.
Auftreten von Induktion
Grundwissen
- Ändert sich das Magnetfeld, dass eine Spule durchsetzt, so wird in der Spule eine Induktionsspannung induziert.
- Je größer die Änderung des Magnetfeldes, desto größer die Induktionsspannung.
- Je schneller die Änderung des Magnetfeldes, desto größer die Induktionsspannung.
Grundwissen
- Ändert sich das Magnetfeld, dass eine Spule durchsetzt, so wird in der Spule eine Induktionsspannung induziert.
- Je größer die Änderung des Magnetfeldes, desto größer die Induktionsspannung.
- Je schneller die Änderung des Magnetfeldes, desto größer die Induktionsspannung.
Zusammenhang von Induktion und LORENTZ-Kraft
Grundwissen
- Das Auftreten von Induktionsspannungen kann mithilfe der LORENTZ-Kraft erklärt werden
- Ladungstrennung aufgrund von Bewegung von Ladung im Magnetfeld wird als Induktionsspannung messbar
- Wenn sich die vom Magnetfeld durchsetzte Fläche eines Leiterrahmens ändert, wird eine Induktionsspannung messbar
Grundwissen
- Das Auftreten von Induktionsspannungen kann mithilfe der LORENTZ-Kraft erklärt werden
- Ladungstrennung aufgrund von Bewegung von Ladung im Magnetfeld wird als Induktionsspannung messbar
- Wenn sich die vom Magnetfeld durchsetzte Fläche eines Leiterrahmens ändert, wird eine Induktionsspannung messbar
Theoretische Herleitung der Formel für die potentielle Energie
Ausblick
- Um einen Körper der Masse \(m\) an einem Ort mit dem Ortsfaktor \(g\) vom Nullniveau Erdboden auf eine Höhe \(h\) anzuheben benötigt man die Arbeit \(W=m \cdot g \cdot h\).
- Damit beträgt die potentielle Energie \(E_{\rm{pot}}\) des Systems "Erde-Körper" nach dem Anheben \(E_{\rm{pot}}=m \cdot g \cdot h\).
Ausblick
- Um einen Körper der Masse \(m\) an einem Ort mit dem Ortsfaktor \(g\) vom Nullniveau Erdboden auf eine Höhe \(h\) anzuheben benötigt man die Arbeit \(W=m \cdot g \cdot h\).
- Damit beträgt die potentielle Energie \(E_{\rm{pot}}\) des Systems "Erde-Körper" nach dem Anheben \(E_{\rm{pot}}=m \cdot g \cdot h\).
Experimentelle Herleitung der Formel für die potentielle Energie (Simulation)
Versuche
- Die Simulation ermöglicht es dir, durch die Auswertung eines "Experimentes" die Formel für die potentielle Energie herzuleiten.
Versuche
- Die Simulation ermöglicht es dir, durch die Auswertung eines "Experimentes" die Formel für die potentielle Energie herzuleiten.
Experimentelle Herleitung der Formel für die kinetische Energie (Simulation)
Versuche
- Die Simulation ermöglicht es dir, durch die Auswertung eines "Experimentes" die Formel für die kinetische Energie herzuleiten.
Versuche
- Die Simulation ermöglicht es dir, durch die Auswertung eines "Experimentes" die Formel für die kinetische Energie herzuleiten.
Theoretische Herleitung der Formel für die kinetische Energie
Ausblick
- Um einen Körper der Masse \(m\) aus der Ruhe auf eine Geschwindigkeit \(v\) zu beschleunigen benötigt man die Arbeit \(W= \frac{1}{2} \cdot m \cdot v^2\).
- Damit beträgt die kinetische Energie \(E_{\rm{kin}}\) eines Körpers nach dem Beschleunigen \(E_{\rm{kin}}=\frac{1}{2} \cdot m \cdot v^2\).
Ausblick
- Um einen Körper der Masse \(m\) aus der Ruhe auf eine Geschwindigkeit \(v\) zu beschleunigen benötigt man die Arbeit \(W= \frac{1}{2} \cdot m \cdot v^2\).
- Damit beträgt die kinetische Energie \(E_{\rm{kin}}\) eines Körpers nach dem Beschleunigen \(E_{\rm{kin}}=\frac{1}{2} \cdot m \cdot v^2\).
Aufgabe (
Erarbeitungsaufgaben
)
Experimentelle Herleitung der Formel für die Spannenergie (Simulation)
Versuche
- Die Simulation ermöglicht es dir, durch die Auswertung eines "Experimentes" die Formel für die Spannenergie herzuleiten.
Versuche
- Die Simulation ermöglicht es dir, durch die Auswertung eines "Experimentes" die Formel für die Spannenergie herzuleiten.
Induktionsstrom und Regel von Lenz
Grundwissen
- Der Induktionsstrom ist stets so gerichtet, dass der Induktionsstrom der Ursache seiner Entstehung entgegenwirkt.
- Die LENZsche ermöglicht einfache Vorhersagen zur Richtung auftretender Induktionsströme.
Grundwissen
- Der Induktionsstrom ist stets so gerichtet, dass der Induktionsstrom der Ursache seiner Entstehung entgegenwirkt.
- Die LENZsche ermöglicht einfache Vorhersagen zur Richtung auftretender Induktionsströme.
Theoretische Herleitung der Formel für die Spannenergie
Ausblick
- Um eine Feder mit der Federkonstante \(D\) um eine Strecke der Länge \(s\) zu spannen benötigt man die Arbeit \(W= \frac{1}{2} \cdot D \cdot s^2\).
- Damit beträgt die Spannenergie \(E_{\rm{Spann}}\) einer Feder nach dem Spannen \(E_{\rm{Spann}}=\frac{1}{2} \cdot D \cdot s^2\).
Ausblick
- Um eine Feder mit der Federkonstante \(D\) um eine Strecke der Länge \(s\) zu spannen benötigt man die Arbeit \(W= \frac{1}{2} \cdot D \cdot s^2\).
- Damit beträgt die Spannenergie \(E_{\rm{Spann}}\) einer Feder nach dem Spannen \(E_{\rm{Spann}}=\frac{1}{2} \cdot D \cdot s^2\).
Spiegelbild (Augmented Reality)
Versuche
- Veranschaulichung des Strahlengangs am Spiegel mit Augmented Reality (AR)
- Untersuchung der Sichtbarkeit des Spiegelbildes in Abhängigkeit der Position des Betrachters
Versuche
- Veranschaulichung des Strahlengangs am Spiegel mit Augmented Reality (AR)
- Untersuchung der Sichtbarkeit des Spiegelbildes in Abhängigkeit der Position des Betrachters
Wirkung einer Kraft als Zentripetalkraft
Grundwissen
- Bewegt sich ein Körper auf einer Kreisbahn, dann müssen auf den Körper eine oder mehrere Kräfte (z.B. Seilkraft, Haftreibung, Gewichtskraft, Unterlagenkraft, ...) als Zentripetalkraft \(\vec F_{\rm{Z}}\) wirken.
- Wirkt nur eine einzige Kraft in Richtung des Bahnmittelpunktes, kann diese mit der Zentripetalkraft gleichgesetzt werden.
Grundwissen
- Bewegt sich ein Körper auf einer Kreisbahn, dann müssen auf den Körper eine oder mehrere Kräfte (z.B. Seilkraft, Haftreibung, Gewichtskraft, Unterlagenkraft, ...) als Zentripetalkraft \(\vec F_{\rm{Z}}\) wirken.
- Wirkt nur eine einzige Kraft in Richtung des Bahnmittelpunktes, kann diese mit der Zentripetalkraft gleichgesetzt werden.
Schwingungsdauer eines Fadenpendels - Formelumstellung
Aufgabe (
Einstiegsaufgaben
)
Um Aufgaben zur Schwingungsdauer eines Fadenpendels zu lösen musst du häufig die Gleichung \(T = 2 \cdot \pi \cdot \sqrt {\frac{l}{g}} \) nach…
Zur Aufgabe
Aufgabe (
Einstiegsaufgaben
)
Um Aufgaben zur Schwingungsdauer eines Fadenpendels zu lösen musst du häufig die Gleichung \(T = 2 \cdot \pi \cdot \sqrt {\frac{l}{g}} \) nach…
Zur AufgabeSchwingungsdauer eines Feder-Schwere-Pendels - Formelumstellung
Aufgabe (
Einstiegsaufgaben
)
Um Aufgaben zur Schwingungsdauer eines Feder-Schwere-Pendels zu lösen musst du häufig die Gleichung \(T = 2 \cdot \pi \cdot \sqrt {\frac{m}{D}}…
Zur Aufgabe
Aufgabe (
Einstiegsaufgaben
)
Um Aufgaben zur Schwingungsdauer eines Feder-Schwere-Pendels zu lösen musst du häufig die Gleichung \(T = 2 \cdot \pi \cdot \sqrt {\frac{m}{D}}…
Zur AufgabeZeit-Weg-Gesetz der gleichförmigen Bewegung - Formelumstellung
Aufgabe (
Einstiegsaufgaben
)
Um Aufgaben zum Zeit-Weg-Gesetz der gleichförmigen Bewegung zu lösen musst du häufig die Gleichung \(s = v \cdot t\) nach einer Größe auflösen, die…
Zur Aufgabe
Aufgabe (
Einstiegsaufgaben
)
Um Aufgaben zum Zeit-Weg-Gesetz der gleichförmigen Bewegung zu lösen musst du häufig die Gleichung \(s = v \cdot t\) nach einer Größe auflösen, die…
Zur AufgabeKräfte beim Fadenpendel
Ausblick
- Die rücktreibende Kraft beim Fadenpendel kann auch über die Addition verschiedener Kräfte erklärt werden.
- Man kann die Kräfte sowohl aus einem ruhenden als auch aus einem mitbewegtem Bezugssystem betrachten.
- Dabei spielen neben der Gewichts- und der Fadenkraft auch noch die Zentripetal- bzw. die Zentrifugalkraft eine Rolle.
Ausblick
- Die rücktreibende Kraft beim Fadenpendel kann auch über die Addition verschiedener Kräfte erklärt werden.
- Man kann die Kräfte sowohl aus einem ruhenden als auch aus einem mitbewegtem Bezugssystem betrachten.
- Dabei spielen neben der Gewichts- und der Fadenkraft auch noch die Zentripetal- bzw. die Zentrifugalkraft eine Rolle.
Fadenpendel (Simulation mit Versuchsanleitung)
Versuche
- Die Simulation ermöglicht die Untersuchung der Abhängigkeit der Schwingungsdauer eines Fadenpendels von den relevanten Parametern.
Versuche
- Die Simulation ermöglicht die Untersuchung der Abhängigkeit der Schwingungsdauer eines Fadenpendels von den relevanten Parametern.