Suchergebnis für:
Vorlesung zum Thema Kepler Gesetze, Ebbe und Flut
Für Fortgeschrittene und besonders Interessierte: Vorlesung mit weiterführenden Inhalten zu den Themen "Erklärung der Gezeiten" und "Berechnung der Gezeiten".
Das Video stammt von Prof. Dr. Kohl von der Hochschule Koblenz.
Für Fortgeschrittene und besonders Interessierte: Vorlesung mit weiterführenden Inhalten zu den Themen "Erklärung der Gezeiten" und "Berechnung der Gezeiten".
Das Video stammt von Prof. Dr. Kohl von der Hochschule Koblenz.
Bestimmung der Mondentfernung durch Triangulation
Schülerinnen und Schüler aus Südafrika, Griechenland und Deutschland fotografierten zur selben Zeit Mond, Jupiter und Saturn. Nachdem die Bilder über das Internet ausgetauscht worden waren, wurde die Mondparallaxe bestimmt und die Entfernung des Mondes von der Erde berechnet.
Zum externen WeblinkSchülerinnen und Schüler aus Südafrika, Griechenland und Deutschland fotografierten zur selben Zeit Mond, Jupiter und Saturn. Nachdem die Bilder über das Internet ausgetauscht worden waren, wurde die Mondparallaxe bestimmt und die Entfernung des Mondes von der Erde berechnet.
Zum externen Weblink"Dialogo" von Galileo Galilei
Ein vollständiger Scan des Werks "Dialogo" von dem Naturphilosophen Galileo Galilei.
Zum externen WeblinkEin vollständiger Scan des Werks "Dialogo" von dem Naturphilosophen Galileo Galilei.
Zum externen WeblinkDie Expansion des Weltalls
In dieser Unterrichtseinheit zur Expansion des Weltalls erarbeiten die Schülerinnen und Schüler grundlegende Ansätze zum Verständnis des Urknall-Modells. Dabei geht es in erster Linie um die physikalische Interpretation der Rotverschiebung in den Spektren weit entfernter Galaxien. Die Arbeitsblätter nehmen dabei Bezug auf ein Erklärvideo zum Thema Kosmologie. Die Unterrichtsmaterialien können auf Deutsch und auf Englisch (für den englisch-bilingualen Unterricht) heruntergeladen werden.
Zum externen WeblinkIn dieser Unterrichtseinheit zur Expansion des Weltalls erarbeiten die Schülerinnen und Schüler grundlegende Ansätze zum Verständnis des Urknall-Modells. Dabei geht es in erster Linie um die physikalische Interpretation der Rotverschiebung in den Spektren weit entfernter Galaxien. Die Arbeitsblätter nehmen dabei Bezug auf ein Erklärvideo zum Thema Kosmologie. Die Unterrichtsmaterialien können auf Deutsch und auf Englisch (für den englisch-bilingualen Unterricht) heruntergeladen werden.
Zum externen WeblinkWo ist Apollo 11? Wie man mit Funkechos die Mondentfernung bestimmt.
Die Schülerinnen und Schüler analysieren Audiodateien des Funkkontakts zwischen der NASA-Bodenstation in Houston, Texas und der Crew von Apollo 11 während der Mondlandung im Jahr 1969. Durch Echos in der Funkübertragung ermitteln sie die Signallaufzeit und somit die Entfernung zwischen Erde und Mond.
Zum externen WeblinkDie Schülerinnen und Schüler analysieren Audiodateien des Funkkontakts zwischen der NASA-Bodenstation in Houston, Texas und der Crew von Apollo 11 während der Mondlandung im Jahr 1969. Durch Echos in der Funkübertragung ermitteln sie die Signallaufzeit und somit die Entfernung zwischen Erde und Mond.
Zum externen WeblinkWie fliegen Astronauten mit einer Rakete zur ISS?
Diese Aktivität ermöglicht den Schülerinnen und Schülern nachzuempfinden, wie eine Rakete Besatzungen auf den Orbit der Internationalen Raumstation bringt. Da der Weg von den einfacheren Grundlagen hin zu einer realen Darstellung eines Raketenflugs recht komplex ist und Kenntnisse aus mehreren Klassenstufen benötigt, beschränkt sich die aktuelle Ausarbeitung auf die Einführung der Grundbegriffe und einfachen, idealisierten Anwendungen. Zentrale Bedeutung hat dabei die Raketengleichung. Weiterführende Ableitungen, die mehrstufige Raketen thematisieren, werden in einer gesonderten Ausarbeitung behandelt. Zur Einleitung in das Prinzip des Rückstoßes werden kurz einige Beispiele vorgestellt
Zum externen WeblinkDiese Aktivität ermöglicht den Schülerinnen und Schülern nachzuempfinden, wie eine Rakete Besatzungen auf den Orbit der Internationalen Raumstation bringt. Da der Weg von den einfacheren Grundlagen hin zu einer realen Darstellung eines Raketenflugs recht komplex ist und Kenntnisse aus mehreren Klassenstufen benötigt, beschränkt sich die aktuelle Ausarbeitung auf die Einführung der Grundbegriffe und einfachen, idealisierten Anwendungen. Zentrale Bedeutung hat dabei die Raketengleichung. Weiterführende Ableitungen, die mehrstufige Raketen thematisieren, werden in einer gesonderten Ausarbeitung behandelt. Zur Einleitung in das Prinzip des Rückstoßes werden kurz einige Beispiele vorgestellt
Zum externen WeblinkStromversorgung auf der ISS
Diese Aktivität ermöglicht den Schülerinnen und Schülern, die Stromversorgung der Internationalen Raumstation zu untersuchen. Falls vorhanden, ermitteln sie die augenblicklichen Parameter des elektrischen Systems aus der Telemetrie der ISS in Echtzeit. Ansonsten können sie Archivdaten nutzen, die den Arbeitsunterlagen beigefügt sind. Hieraus berechnen sie die von den Solarzellen zur Verfügung gestellte elektrische Leistung.
Zum externen WeblinkDiese Aktivität ermöglicht den Schülerinnen und Schülern, die Stromversorgung der Internationalen Raumstation zu untersuchen. Falls vorhanden, ermitteln sie die augenblicklichen Parameter des elektrischen Systems aus der Telemetrie der ISS in Echtzeit. Ansonsten können sie Archivdaten nutzen, die den Arbeitsunterlagen beigefügt sind. Hieraus berechnen sie die von den Solarzellen zur Verfügung gestellte elektrische Leistung.
Zum externen WeblinkVideo zum Magnetismus in der Relativitätstheorie
Dieses Video erklärt, wie sich der Magnetismus aus der relativistischen Betrachtung von bewegten Ladungen ergibt und zeigt einige Beispiele und Anwendungen für die Wirkung von Magnetismus auf bewegte Ladungen.
Das Video stammt von Prof. André Bresges, Professor für Physik an der Universität zu Köln.
Dieses Video erklärt, wie sich der Magnetismus aus der relativistischen Betrachtung von bewegten Ladungen ergibt und zeigt einige Beispiele und Anwendungen für die Wirkung von Magnetismus auf bewegte Ladungen.
Das Video stammt von Prof. André Bresges, Professor für Physik an der Universität zu Köln.
Tempolimit Lichtgeschwindigkeit
Visualisierung und Veranschaulichung der Relativitätstheorie. Online-Artikel, Bilder, Filme und Bastelbögen von Ute Kraus und Corvin Zahn (Institut für Physik, Universität Hildesheim).
Zur Übersicht Zum externen WeblinkVisualisierung und Veranschaulichung der Relativitätstheorie. Online-Artikel, Bilder, Filme und Bastelbögen von Ute Kraus und Corvin Zahn (Institut für Physik, Universität Hildesheim).
Zur Übersicht Zum externen WeblinkSpezielle Relativitätstheorie - Harald Lesch
In diesem 30-minütigen Video bietet Harald Lesch eine gute Einführung in die Spezielle Relativitätstheorie.
Zur Übersicht Zum externen WeblinkIn diesem 30-minütigen Video bietet Harald Lesch eine gute Einführung in die Spezielle Relativitätstheorie.
Zur Übersicht Zum externen WeblinkZeitdilatation
Ein filmischer Beitrag von "Die Albert Dreisteins" vom Helmut-Schmidt-Gymnasium für den LEIFIphysik-Videowettbewerb.
Zur Übersicht Zum externen WeblinkEin filmischer Beitrag von "Die Albert Dreisteins" vom Helmut-Schmidt-Gymnasium für den LEIFIphysik-Videowettbewerb.
Zur Übersicht Zum externen WeblinkEinsteinzug
Eine interaktive Animation zur Speziellen Relativitätstheorie
Der Betrachter kann den Bezugspunkt und das jeweilige Zeitverständis selbst bestimmen.
Eine interaktive Animation zur Speziellen Relativitätstheorie
Der Betrachter kann den Bezugspunkt und das jeweilige Zeitverständis selbst bestimmen.
FAST so schnell wie das Licht
Computersimulationen zum Durchflug durch ein stilisiertes Brandenburger Tor mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten (0,01c / 0,5 c / 0,9 c / 0,95c / 0,99 c) als Videos zum Herunterladen. Verlinkt sind interaktive Messtools mit denen die Koordinaten markanter Punkte bestimmt werden können.
Zur Übersicht Zum externen WeblinkComputersimulationen zum Durchflug durch ein stilisiertes Brandenburger Tor mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten (0,01c / 0,5 c / 0,9 c / 0,95c / 0,99 c) als Videos zum Herunterladen. Verlinkt sind interaktive Messtools mit denen die Koordinaten markanter Punkte bestimmt werden können.
Zur Übersicht Zum externen WeblinkRechner für Lorentztransformation
Das Windows-Programm führt die Rechnungen der Lorentztransformation auf Knopfdruck durch. Mehr Infos zum Programm unter http://www.hermann-huck.homepage.t-online.de/seite2.htm
Zur Übersicht Zum externen WeblinkDas Windows-Programm führt die Rechnungen der Lorentztransformation auf Knopfdruck durch. Mehr Infos zum Programm unter http://www.hermann-huck.homepage.t-online.de/seite2.htm
Zur Übersicht Zum externen WeblinkGrundaussagen der speziellen Relativitätstheorie
- Das MICHELSON-MORLEY-Experiment brachte klassische Vorstellungen von absolutem Raum und absoluter Zeit ins Wanken.
- In EINSTEINs Relativitätstheorie sind daher Zeit und Raum relativ.
- Das MICHELSON-MORLEY-Experiment brachte klassische Vorstellungen von absolutem Raum und absoluter Zeit ins Wanken.
- In EINSTEINs Relativitätstheorie sind daher Zeit und Raum relativ.
Energie-Impuls-Beziehung
- Klassisch ist die Beziehung zwischen kinetischer Energie und Impuls \({E_{\rm{kin}}} = \frac{{{p^2}}}{{2 \cdot m}}\)
- Relativistisch gilt zwischen Gesamtenergie, Ruheenergie und Impuls die Beziehung \(E = \sqrt{E_0^2 + (c\cdot p)^2}\)
- Klassisch ist die Beziehung zwischen kinetischer Energie und Impuls \({E_{\rm{kin}}} = \frac{{{p^2}}}{{2 \cdot m}}\)
- Relativistisch gilt zwischen Gesamtenergie, Ruheenergie und Impuls die Beziehung \(E = \sqrt{E_0^2 + (c\cdot p)^2}\)
Relativistische Energie
- Die relativistische Gesamtenergie eines Körpers ist \(E(v)=m_{\rm{rel}}\cdot c^2=\frac{m_0}{\sqrt{1-\left(\frac{v}{c}\right)^2}}\cdot c^2\)
- Die Ruheenergie eines Körpers ist \(E_0=m_0\cdot c^2\)
- Die kinetische Energie ist die Differenz der Gesamtenergie \(E(v)\) und der Ruheenergie \(E_0\), also \(E_{\rm{kin}}=\left( {\frac{m_0}{\sqrt{1-\left(\frac{v}{c}\right)^2}} - {m_0}} \right) \cdot {c^2}\)
- Die relativistische Gesamtenergie eines Körpers ist \(E(v)=m_{\rm{rel}}\cdot c^2=\frac{m_0}{\sqrt{1-\left(\frac{v}{c}\right)^2}}\cdot c^2\)
- Die Ruheenergie eines Körpers ist \(E_0=m_0\cdot c^2\)
- Die kinetische Energie ist die Differenz der Gesamtenergie \(E(v)\) und der Ruheenergie \(E_0\), also \(E_{\rm{kin}}=\left( {\frac{m_0}{\sqrt{1-\left(\frac{v}{c}\right)^2}} - {m_0}} \right) \cdot {c^2}\)
Längenkontraktion
- Für bewegte Beobachter sind Strecken verkürzt.
- Für die Längenkontraktion gilt: \(\Delta x' = \Delta x \cdot \sqrt{1 - \left(\frac{v}{c}\right)^2}\)
- Die Längenkontraktion findet nur in Bewegungsrichtung statt.
- Für bewegte Beobachter sind Strecken verkürzt.
- Für die Längenkontraktion gilt: \(\Delta x' = \Delta x \cdot \sqrt{1 - \left(\frac{v}{c}\right)^2}\)
- Die Längenkontraktion findet nur in Bewegungsrichtung statt.
EINSTEINs Postulate
- Erstes Postulat (Relativitätsprinzip): Alle Inertialsysteme sind bezüglich aller physikalischen Gesetze gleichberechtigt.
- Zweites Postulat (Konstanz der Lichtgeschwindigkeit): Die Vakuumlichtgeschwindigkeit \(c\) ist in allen Inertialsystemen gleich groß.
- Erstes Postulat (Relativitätsprinzip): Alle Inertialsysteme sind bezüglich aller physikalischen Gesetze gleichberechtigt.
- Zweites Postulat (Konstanz der Lichtgeschwindigkeit): Die Vakuumlichtgeschwindigkeit \(c\) ist in allen Inertialsystemen gleich groß.
Geschwindigkeitsbetrachtung
- Klassische können Geschwindigkeiten von einem bewegten Bezugssystem und einer Bewegung innerhalb einfach addiert werden, um die Geschwindigkeit zu ermitteln, die man im ruhenden Bezugssystem messen würde.
- Die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit hat zur Folge, dass diese einfache Addition nicht richtig sein kann.
- Klassische können Geschwindigkeiten von einem bewegten Bezugssystem und einer Bewegung innerhalb einfach addiert werden, um die Geschwindigkeit zu ermitteln, die man im ruhenden Bezugssystem messen würde.
- Die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit hat zur Folge, dass diese einfache Addition nicht richtig sein kann.
Inertialsystem
- Ein Inertialsystem ist ein Bezugssystem, in dem ein kräftefreier Körper in Ruhe verharrt oder sich geradlinig-gleichförmig bewegt.
- Alle Systeme, die sich geradlinig-gleichförmig gegenüber einem Inertialsystem bewegen, sind ebenfalls Inertialsysteme.
- Ein Inertialsystem ist ein Bezugssystem, in dem ein kräftefreier Körper in Ruhe verharrt oder sich geradlinig-gleichförmig bewegt.
- Alle Systeme, die sich geradlinig-gleichförmig gegenüber einem Inertialsystem bewegen, sind ebenfalls Inertialsysteme.
Effekte
- Zeitdilatation: Eine bewegte Uhr geht langsamer als eine gleichartige im Ruhesystem!
- Gleichzeitigkeit ist relativ und hängt davon ab, von welchem Bezugssystem aus die Beobachtung erfolgt.
- Längenkontraktion: Ein bewegter Maßstab ist in Bewegungsrichtung kürzer als im Ruhesystem!
- Zeitdilatation: Eine bewegte Uhr geht langsamer als eine gleichartige im Ruhesystem!
- Gleichzeitigkeit ist relativ und hängt davon ab, von welchem Bezugssystem aus die Beobachtung erfolgt.
- Längenkontraktion: Ein bewegter Maßstab ist in Bewegungsrichtung kürzer als im Ruhesystem!
Zeitdilatation
- Zeitdilatation: Eine relativ zu einem Beobachter bewegte Uhr geht aus der Sicht des Beobachters langsamer als ein Satz synchronisierter Uhren im "Beobachter-System".
- Vereinfacht: Bewegte Uhren gehen langsamer.
- Der Zusammenhang zwischen Zeit \(\Delta t\) im ruhenden und \(\Delta t'\) im bewegten System ist \(\Delta t = \frac{\Delta t'}{\sqrt{1 - (\frac{v}{c})^2}}\)
- Zeitdilatation: Eine relativ zu einem Beobachter bewegte Uhr geht aus der Sicht des Beobachters langsamer als ein Satz synchronisierter Uhren im "Beobachter-System".
- Vereinfacht: Bewegte Uhren gehen langsamer.
- Der Zusammenhang zwischen Zeit \(\Delta t\) im ruhenden und \(\Delta t'\) im bewegten System ist \(\Delta t = \frac{\Delta t'}{\sqrt{1 - (\frac{v}{c})^2}}\)
Gleichzeitigkeit
- In einem Inertialsystem finden zwei Ereignisse an zwei verschiedenen Orten gleichzeitig statt, wenn sie von einem Lichtblitz ausgelöst werden können, der genau aus der Mitte zwischen ihren Orten ausgeht.
- Finden zwei Ereignisse in einem Inertialsystem gleichzeitig statt, so finden sie in einem zweiten, gegenüber dem ersten Inertialsystem bewegten Inertialsystem zu verschiedenen Zeiten statt.
- Auch Gleichzeitigkeit ist relativ.
- In einem Inertialsystem finden zwei Ereignisse an zwei verschiedenen Orten gleichzeitig statt, wenn sie von einem Lichtblitz ausgelöst werden können, der genau aus der Mitte zwischen ihren Orten ausgeht.
- Finden zwei Ereignisse in einem Inertialsystem gleichzeitig statt, so finden sie in einem zweiten, gegenüber dem ersten Inertialsystem bewegten Inertialsystem zu verschiedenen Zeiten statt.
- Auch Gleichzeitigkeit ist relativ.
Relativistische Masse und Impuls
- Auch die Masse eines Teilchens und sein Impuls unterliegen relativistischen Effekten.
- Die relativistische Masse nimmt mit der Geschwindigkeit \(v\) eines Teilchens stark zu, es gilt: \(m_{\rm{rel}}=\frac{m_0}{\sqrt{1 - \left(\frac{v}{c}\right)^2}}\)
- Für den relativistischen Impuls gilt \(p = m_{\rm{rel}}\cdot v \Rightarrow p = \frac{m_0}{\sqrt{1 - \left(\frac{v}{c}\right)^2}} \cdot v\)
- Auch die Masse eines Teilchens und sein Impuls unterliegen relativistischen Effekten.
- Die relativistische Masse nimmt mit der Geschwindigkeit \(v\) eines Teilchens stark zu, es gilt: \(m_{\rm{rel}}=\frac{m_0}{\sqrt{1 - \left(\frac{v}{c}\right)^2}}\)
- Für den relativistischen Impuls gilt \(p = m_{\rm{rel}}\cdot v \Rightarrow p = \frac{m_0}{\sqrt{1 - \left(\frac{v}{c}\right)^2}} \cdot v\)
Geschwindigkeitsaddition
- Ist \(u\) die Geschwindigkeit eines Körpers im System S und \(v\) die Geschwindigkeit des Systems S' in Bezug auf S und \(u'\) die Geschwindigkeit des Körpers im System S', dann gilt der Zusammenhang \(u = \frac{{u' + v}}{{1 + \frac{{u' \cdot v}}{{{c^2}}}}}\).
- Ist \(u\) die Geschwindigkeit eines Körpers im System S und \(v\) die Geschwindigkeit des Systems S' in Bezug auf S und \(u'\) die Geschwindigkeit des Körpers im System S', dann gilt der Zusammenhang \(u = \frac{{u' + v}}{{1 + \frac{{u' \cdot v}}{{{c^2}}}}}\).