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Licht kann Dinge bewegen: Lichtsegler und optische Pinzette
In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Licht erarbeiten die Schülerinnen und Schüler grundlegende Ideen, wie man die Kraftwirkung von Licht auf Materie sinnvoll für bestimmte Anwendungen nutzbar machen kann. Am Beispiel eines Lichtseglers für die Raumfahrt wird die Wirkung des Lichtdrucks auf sehr große Objekte thematisiert. Dass sich aber auch extrem kleine Körper (wie Bakterien oder Moleküle) mithilfe von Licht bewegen und festhalten lassen, wird am Beispiel der optischen Pinzette erarbeitet. Die Unterrichtsmaterialien können auf Deutsch und auf Englisch (für den englisch-bilingualen Unterricht) heruntergeladen werden.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkSchienenfahrzeuge mit elektrischem Antrieb (Artikel bei wikipedia)
Der Artikel behandelt die Geschichte des elektrischen Antriebs von Schienenfahrzeugen.
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Zum externen WeblinkInteraktive Grafiken zur Stromerzeugung und Stromversorgung in Deutschland
Informative, aktuelle und übersichtliche interaktive Grafiken des Frauenhofer Instituts rund um die Stromerzeugung in Deutschland. Auch die zeitliche Entwicklung verschiedener Energieträger kann mit Hilfe der Grafiker sehr gut deutlich gemacht werden.
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Informative, aktuelle und übersichtliche interaktive Grafiken des Frauenhofer Instituts rund um die Stromerzeugung in Deutschland. Auch die zeitliche Entwicklung verschiedener Energieträger kann mit Hilfe der Grafiker sehr gut deutlich gemacht werden.
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Zum externen WeblinkTORRICELLI-Gleichung
- Die Austrittsgeschwindigkeit eines Wasserstrahls aus der Öffnung hängt nur vom Füllstand, nicht von seiner Form oder der Größe der Austrittsöffnung ab.
- .Für die Austrittsgeschwindigkeit gilt \(v = \sqrt{2 \cdot g \cdot h}\).
- Der Auftreffpunkt auf dem Boden kann idealisiert als waagerechter Wurf berechnet werden.
- Die Austrittsgeschwindigkeit eines Wasserstrahls aus der Öffnung hängt nur vom Füllstand, nicht von seiner Form oder der Größe der Austrittsöffnung ab.
- .Für die Austrittsgeschwindigkeit gilt \(v = \sqrt{2 \cdot g \cdot h}\).
- Der Auftreffpunkt auf dem Boden kann idealisiert als waagerechter Wurf berechnet werden.
Dynamischer Auftrieb und \(c_{\rm{A}}\)-Wert
- Ein nicht symmetrische bzw. nicht symmetrisch zu seiner Form angeströmter Körper erfährt einen dynamischen Auftrieb \(\vec{F}_{\rm{A}}\)
- Der dynamische Auftrieb entsteht im Zusammenspiel von verschiedenen anderen Effekten
- Es gilt \(F_{\rm{A}} = \frac{1}{2} \cdot c_{\rm{A}} \cdot \rho \cdot A \cdot v^2\), wobei \(A\) die Referenzfläche des Körpers und \(c_{\rm{A}}\) der Auftriebsbeiwert ist.
- Ein nicht symmetrische bzw. nicht symmetrisch zu seiner Form angeströmter Körper erfährt einen dynamischen Auftrieb \(\vec{F}_{\rm{A}}\)
- Der dynamische Auftrieb entsteht im Zusammenspiel von verschiedenen anderen Effekten
- Es gilt \(F_{\rm{A}} = \frac{1}{2} \cdot c_{\rm{A}} \cdot \rho \cdot A \cdot v^2\), wobei \(A\) die Referenzfläche des Körpers und \(c_{\rm{A}}\) der Auftriebsbeiwert ist.
Strömungswiderstand und \(c_{\rm{w}}\)-Wert
- Bewegt sich ein Körper relativ zu einem Fluid so erfährt der Körper eine entgegen der relativen Bewegungsrichtung gerichtete Kraft, den Strömungswiderstand \(\vec F_{\rm{w}}\).
- Für den Strömungswiderstand gilt \(F_{\rm{w}} = \frac{1}{2} \cdot c_{\rm{w}} \cdot \rho \cdot A \cdot v^2\)
- Die Größe \(c_{\rm{w}}\) ist der sog. Widerstandsbeiwert, kurz \(c_{\rm{w}}\)-Wert.
- Bewegt sich ein Körper relativ zu einem Fluid so erfährt der Körper eine entgegen der relativen Bewegungsrichtung gerichtete Kraft, den Strömungswiderstand \(\vec F_{\rm{w}}\).
- Für den Strömungswiderstand gilt \(F_{\rm{w}} = \frac{1}{2} \cdot c_{\rm{w}} \cdot \rho \cdot A \cdot v^2\)
- Die Größe \(c_{\rm{w}}\) ist der sog. Widerstandsbeiwert, kurz \(c_{\rm{w}}\)-Wert.
Physik des Fliegens
- Beim Fliegen spielt das Zusammenwirken von Auftriebskraft und Luftwiderstand die „tragende“ Rolle.
- Man unterscheidet Steigflug, Geradeausflug und Sinkflug.
- Abgesehen von kurzen Beschleunigungsphasen sind stets alle wirkenden Kräfte im Gleichgewicht.
- Beim Fliegen spielt das Zusammenwirken von Auftriebskraft und Luftwiderstand die „tragende“ Rolle.
- Man unterscheidet Steigflug, Geradeausflug und Sinkflug.
- Abgesehen von kurzen Beschleunigungsphasen sind stets alle wirkenden Kräfte im Gleichgewicht.
Zeitmessung mit Hilfe eines Fadenpendels
Ein kurzes Video erklärt, wie das Fadenpendel in der katholischen Kirche zur universellen Zeitbestimmung genutzt wurde. Außerdem werden weitere Methoden zur Zeitbestimmung, z.B. mit einem Wanderstab, und ein Selbstversuch zur Exponentialschreibweise von Distanzen erläutert. Das Video stammt von Prof. André Bresges, Professor für Physik an der Universität Köln.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkKräfte in Atomen und Kraftzerlegung im Kampfsport
Nach einer kurzen Erläuterung über Kräfte zwischen Atomen, zeigt dieses Video die Kräftezerlegung am Beispiel eines Wing-Tsjun-Kampfes. Das Video stammt von Prof. André Bresges, Professor für Physik an der Universität zu Köln.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkKraftzerlegung beim Kirchenbau, im Kampfsport und in Brücken
In diesem kurzen, aber gut erklärten Video, geht es um wirkende Kräfte beim Kirchenbau, ein Beispiel der Kraftzerlegung im Kampfsport und Brückenkonstruktionen mit Kraftdreiecken. Das Video stammt von Prof. André Bresges, Professor für Physik an der Universität zu Köln.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkNewtonsche Axiome
Die drei Newtonschen Axiome werden anhand von Beispielen aus der Astronomie, dem Kampfsport und dem Alltag erklärt. Das Video stammt von Prof. André Bresges, Professor für Physik an der Universität zu Köln.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkGeschwindigkeit, Beschleunigung und Impuls
Dieses Video schließt an die Erläuterungen zu den Newtonschen Axiomen an und erklärt die Kräfte, Beschleunigungen und Impulse, die den One-Inch-Punch aus der chinesischen Kampfkunst Wing-Tsjun ermöglichen. Das Video stammt von Prof. André Bresges, Professor für Physik an der Universität Köln.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkVideo zum Foucaultschen Pendel
Ein kurzes Video, das den Versuchsaufbau des Foucaultschen Pendels aus den Blickwinkeln verschiedener Koordinatensysteme zeigt. Das Video wurde von der Ecole Science als Open Educational Resource (OER) veröffentlicht.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkVideo zum Versuch Kugelstoßpendel
Dieses Video zeigt das Kugelstoßpendel (Newtonpendel) aus verschiedenen Perspektiven und eignet sich zur Erklärung des elastischen Stoßes. Das Video wurde von der Ecole Science als Open Educational Resource (OER) veröffentlicht.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkVideo zum Auftrieb eines schwimmenden Balls
Das Video zeigt einen schwimmenden Ball in einem Behältnis voll Wasser. Anhand der verdrängten Menge Flüssigkeit kann der, auf den Ball wirkende, Auftrieb bestimmt werden. Das Video wurde von der Ecole Science als Open Educational Resource (OER) veröffentlicht.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkVideo eines gekoppelten Fadenpendels
Das Video zeigt den Aufbau eines gekoppelten Pendels aus mehreren Fadenpendeln. Das Video wurde von der Ecole Science als Open Educational Resource (OER) veröffentlicht.
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Zur Übersicht Zum externen WeblinkVideo zu Hebeln und Drehbewegungen im Alltag und in der Kampfkunst
Dieses Video zeigt anschauliche Beispiele für die Nutzung von Drehmomenten im Alltag und in der Kampfkunst. Es regt zum Mitmachen und Mitrechnen an. Das Video stammt von Prof. André Bresges, Professor für Physik an der Universität zu Köln.
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