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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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Zum externen WeblinkSchienenfahrzeuge mit elektrischem Antrieb (Artikel bei wikipedia)
Der Artikel behandelt die Geschichte des elektrischen Antriebs von Schienenfahrzeugen.
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Zur Übersicht 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.
Zur Übersicht Zum externen WeblinkEin 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.
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.
Zur Übersicht Zum externen WeblinkNach 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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