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Gekoppelte Pendel
- Bei zwei schwach gekoppelten Pendeln wird die Schwingungsenergie zwischen den beiden Teilsystemen hin und her übertragen.
- Bei zwei schwach gekoppelten Pendeln wird die Schwingungsenergie zwischen den beiden Teilsystemen hin und her übertragen.
Ferromagnetismus
- In ferromagnetischen Stoffen gibt es sog. WEISSsche Bezirke.
- Ist das Material unmagnetisiert, so sind die WEISSschen Bezirke regellos ausgerichtet.
- In einem äußeren Magnetfeld richten sich die WEISSschen Bezirke parallel zum äußeren Feld aus und verstärken dieses.
- In ferromagnetischen Stoffen gibt es sog. WEISSsche Bezirke.
- Ist das Material unmagnetisiert, so sind die WEISSschen Bezirke regellos ausgerichtet.
- In einem äußeren Magnetfeld richten sich die WEISSschen Bezirke parallel zum äußeren Feld aus und verstärken dieses.
Silizium-Solarzellen
- Klassische Silizium-Solarzellen bestehen aus einer n-dotierten und einer p-dotierten Schicht. Am Übergang bildet sich eine sog. Raumladungszone.
- Einfallendes Licht löst in dieser Raumladungszone Elektronen von Atomen (innerer Fotoeffekt).
- Der Wirkungsgrad von Solarzellen liegt aktuell bei 13% - 48%.
- Klassische Silizium-Solarzellen bestehen aus einer n-dotierten und einer p-dotierten Schicht. Am Übergang bildet sich eine sog. Raumladungszone.
- Einfallendes Licht löst in dieser Raumladungszone Elektronen von Atomen (innerer Fotoeffekt).
- Der Wirkungsgrad von Solarzellen liegt aktuell bei 13% - 48%.
Zusammenhang der Diagramme
- Vom \(t\)-\(x\)- zum \(t\)-\(v\)-Diagramm gelangst du durch Berechnen der Geschwindigkeit \(v\) in jedem Abschnitt der Bewegung.
- Vom \(t\)-\(v\)- zum \(t\)-\(x\)-Diagramm gelangst du durch Berechnen der jeweiligen Flächen zwischen Graph und Rechtsachse
- Vom \(t\)-\(x\)- zum \(t\)-\(v\)-Diagramm gelangst du durch Berechnen der Geschwindigkeit \(v\) in jedem Abschnitt der Bewegung.
- Vom \(t\)-\(v\)- zum \(t\)-\(x\)-Diagramm gelangst du durch Berechnen der jeweiligen Flächen zwischen Graph und Rechtsachse
Periodische Bewegungen und Schwingungen
- Bei einer periodischen Bewegung kehrt ein Körper nach gleichlangen Zeitabschnitten immer wieder in den gleichen Bewegungszustand zurück.
- Periodische Bewegungen um eine stabile Gleichgewichtslage herum, nennt man Schwingungen.
- Bei einer periodischen Bewegung kehrt ein Körper nach gleichlangen Zeitabschnitten immer wieder in den gleichen Bewegungszustand zurück.
- Periodische Bewegungen um eine stabile Gleichgewichtslage herum, nennt man Schwingungen.
Stromkreiselemente
- Damit eine Lampe leuchtet, muss immer ein geschlossener Stromkreis vorliegen.
- Kabel dienen als Verlängerungen und ermöglichen einen einfachen Aufbau.
- Mit Schaltern kann der Stromkreis geöffnet und geschlossen werden.
- Sicherungen schützen die Bauteile im Stromkreis vor zu großen Strömen.
- Damit eine Lampe leuchtet, muss immer ein geschlossener Stromkreis vorliegen.
- Kabel dienen als Verlängerungen und ermöglichen einen einfachen Aufbau.
- Mit Schaltern kann der Stromkreis geöffnet und geschlossen werden.
- Sicherungen schützen die Bauteile im Stromkreis vor zu großen Strömen.
Volumenbestimmung
- Das Volumen regelmäßiger Festkörper kannst du berechnen.
- Das Volumen unregelmäßiger Festkörper kannst du über ihre Verdrängung von Wasser bestimmen.
- Flüssigkeiten füllst du zur Volumenbestimmung in einen Messzylinder.
- Das Volumen regelmäßiger Festkörper kannst du berechnen.
- Das Volumen unregelmäßiger Festkörper kannst du über ihre Verdrängung von Wasser bestimmen.
- Flüssigkeiten füllst du zur Volumenbestimmung in einen Messzylinder.
Gezeiten
- Den Wechsel von einem Niedrigwasser zum nächsten nennt man Tide.
- Die Dauer einer Tide beträgt ca. 12 Stunden und 25 Minuten. Deswegen verschiebt sich die Ebbe bzw. die Flut von Tag zu Tag um 50 Minuten.
- Der Mond und die Kreisbewegung der Erde um das Baryzentrum sind maßgeblich für Ebbe und Flut verantwortlich
- Den Wechsel von einem Niedrigwasser zum nächsten nennt man Tide.
- Die Dauer einer Tide beträgt ca. 12 Stunden und 25 Minuten. Deswegen verschiebt sich die Ebbe bzw. die Flut von Tag zu Tag um 50 Minuten.
- Der Mond und die Kreisbewegung der Erde um das Baryzentrum sind maßgeblich für Ebbe und Flut verantwortlich
Feder-Schwere-Pendel
- Ein Feder-Schwere-Pendel mit einem Pendelkörper der Masse \(m\) und einer Feder mit der Federkonstante \(D\) schwingt harmonisch mit der Zeit-Ort-Funktion \(y(t) = \hat{y} \cdot \cos \left( {{\omega} \cdot t} \right)\) mit \({\omega } = \sqrt {\frac{D}{m}}\)
- Die Schwingungsdauer berechnet sich durch \(T = 2\,\pi \cdot \sqrt {\frac{m}{D}}\); sie ist insbesondere unabhängig von der Amplitude \(\hat{y} \) der Schwingung und dem Ortsfaktor \(g\).
- Ein Feder-Schwere-Pendel mit einem Pendelkörper der Masse \(m\) und einer Feder mit der Federkonstante \(D\) schwingt harmonisch mit der Zeit-Ort-Funktion \(y(t) = \hat{y} \cdot \cos \left( {{\omega} \cdot t} \right)\) mit \({\omega } = \sqrt {\frac{D}{m}}\)
- Die Schwingungsdauer berechnet sich durch \(T = 2\,\pi \cdot \sqrt {\frac{m}{D}}\); sie ist insbesondere unabhängig von der Amplitude \(\hat{y} \) der Schwingung und dem Ortsfaktor \(g\).
Parallelschaltung von Widerständen
- Für den Gesamtwiderstand \(R_{12}\) zweier parallel geschalteter Widerstände \(R_1\) und \(R_2\) gilt: \(\frac{1}{R_{12}}=\frac{1}{R_1} +\frac{1}{R_2}\)
- Der Gesamtwiderstands einer Parallelschaltung ist stets kleiner als der kleinste Einzelwiderstand eines Astes.
- Für den Gesamtwiderstand \(R_{12}\) zweier parallel geschalteter Widerstände \(R_1\) und \(R_2\) gilt: \(\frac{1}{R_{12}}=\frac{1}{R_1} +\frac{1}{R_2}\)
- Der Gesamtwiderstands einer Parallelschaltung ist stets kleiner als der kleinste Einzelwiderstand eines Astes.
OHMsches Gesetz
•Das Experiment zeigt, dass bei vielen elektrischen Leitern die Spannung \(U\), die über dem Leiter abfällt, proportional ist zur Stärke \(I\) des Stroms, der durch den Leiter fließt.
•Diese Proportionalität bezeichnet man als das OHMsche Gesetz und beschreibt sie durch die Gleichung \(U = R \cdot I\).
•Den Proportionalitätsfaktor \(R\) bezeichnet man als elektrischen Widerstand. Seine Maßeinheit ist \(1\,\Omega\) (Ohm).
•Das Experiment zeigt, dass bei vielen elektrischen Leitern die Spannung \(U\), die über dem Leiter abfällt, proportional ist zur Stärke \(I\) des Stroms, der durch den Leiter fließt.
•Diese Proportionalität bezeichnet man als das OHMsche Gesetz und beschreibt sie durch die Gleichung \(U = R \cdot I\).
•Den Proportionalitätsfaktor \(R\) bezeichnet man als elektrischen Widerstand. Seine Maßeinheit ist \(1\,\Omega\) (Ohm).
Einseitiger Hebel und Drehmoment
- Beim einseitigen Hebel greifen Kräfte nur auf eine Seite der Drehachse an, z.B. am Unterarm oder an einem Schraubenschlüssel.
- Ein einseitiger Hebel ist im Gleichgewicht, wenn die Summe der Produkte \(F\cdot a\) aller wirkenden Kräfte gleich null ist.
- Das Produkt aus Kraft \(F\) und Hebelarm \(a\) wird auch als Drehmoment \(M\) bezeichnet: \(M=F\cdot a\).
- Beim einseitigen Hebel greifen Kräfte nur auf eine Seite der Drehachse an, z.B. am Unterarm oder an einem Schraubenschlüssel.
- Ein einseitiger Hebel ist im Gleichgewicht, wenn die Summe der Produkte \(F\cdot a\) aller wirkenden Kräfte gleich null ist.
- Das Produkt aus Kraft \(F\) und Hebelarm \(a\) wird auch als Drehmoment \(M\) bezeichnet: \(M=F\cdot a\).
Wellrad
- Ein Wellrad kann physikalisch als Hebel aufgefasst werden.
- Im Gleichgewichtsfall gilt am Wellrad \(F_1\cdot r_1=F_2\cdot r_2\).
- Die genaue Richtung der Kraft spielt beim Wellrad nur eine untergeordnete Rolle, der Hebelarm entspricht immer dem Radius des Rades.
- Ein Wellrad kann physikalisch als Hebel aufgefasst werden.
- Im Gleichgewichtsfall gilt am Wellrad \(F_1\cdot r_1=F_2\cdot r_2\).
- Die genaue Richtung der Kraft spielt beim Wellrad nur eine untergeordnete Rolle, der Hebelarm entspricht immer dem Radius des Rades.
Zentraler unelastischer Stoß
- Beim unelastischen Stoß bleibt lediglich der Impuls erhalten.
- Ein Teil der Bewegungsenergie wird beim Stoß in Wärme oder Verformung umgewandelt.
- Beim unelastischen Stoß bleibt lediglich der Impuls erhalten.
- Ein Teil der Bewegungsenergie wird beim Stoß in Wärme oder Verformung umgewandelt.
Rückstoß
- Bei einem Rückstoß ist die kinetische Energie nach dem Stoß größer als vor dem Stoß
- Dies ist möglich, wenn bspw. innere Energie durch eine chemische Reaktion frei wird.
- Bei einem Rückstoß ist die kinetische Energie nach dem Stoß größer als vor dem Stoß
- Dies ist möglich, wenn bspw. innere Energie durch eine chemische Reaktion frei wird.
Kräfte an der schiefen Ebene (rechnerisch)
•Überlegungen am rechtwinkligen Dreieck ermöglichen eine rechnerische Addition bzw. Zerlegung von Kräften - insbesondere auch an der schiefen Ebene.
•Für den Betrag \(F_{\rm{G,\parallel}}\) der parallel zur Ebene wirkende Hangabtriebskraft gilt \(F_{\rm{G,\parallel}}=F_{\rm G}\cdot \frac{h}{l}=F_{\rm G}\cdot \sin(\alpha)\).
•Für den Betrag \(F_{\rm{G,\bot}}\) der senkrecht zur Ebene wirkende Normalkomponente der Gewichtskraft gilt \(F_{\rm{G,\bot}}=F_{\rm G}\cdot \frac{b}{l}=F_{\rm G}\cdot \cos(\alpha)\).
•Überlegungen am rechtwinkligen Dreieck ermöglichen eine rechnerische Addition bzw. Zerlegung von Kräften - insbesondere auch an der schiefen Ebene.
•Für den Betrag \(F_{\rm{G,\parallel}}\) der parallel zur Ebene wirkende Hangabtriebskraft gilt \(F_{\rm{G,\parallel}}=F_{\rm G}\cdot \frac{h}{l}=F_{\rm G}\cdot \sin(\alpha)\).
•Für den Betrag \(F_{\rm{G,\bot}}\) der senkrecht zur Ebene wirkende Normalkomponente der Gewichtskraft gilt \(F_{\rm{G,\bot}}=F_{\rm G}\cdot \frac{b}{l}=F_{\rm G}\cdot \cos(\alpha)\).
Raser auf der Autobahn
Ein AUDI ‚verfolgt’ (!?) auf der Autobahn einen BMW, ein bekannter ‚Wettbewerb’ zwischen sogenannten ‚dynamischen’…
Zur AufgabeEin AUDI ‚verfolgt’ (!?) auf der Autobahn einen BMW, ein bekannter ‚Wettbewerb’ zwischen sogenannten ‚dynamischen’…
Zur AufgabeKran aus der Römerzeit
Der Kran wurde bereits von den Römern verwendet, um schwere Lasten zu heben und zu versetzen. Die Animation in Abb. 1 zeigt den Aufbau und die…
Zur AufgabeDer Kran wurde bereits von den Römern verwendet, um schwere Lasten zu heben und zu versetzen. Die Animation in Abb. 1 zeigt den Aufbau und die…
Zur AufgabeDie ATWOODsche Fallmaschine
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Aufbau der ATWOODschen Fallmaschine Abb. 1 zeigt den Aufbau der von dem englischen Physiker und Erfinder…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 Aufbau der ATWOODschen Fallmaschine Abb. 1 zeigt den Aufbau der von dem englischen Physiker und Erfinder…
Zur AufgabeGleitschlitten ohne Reibung
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Aufbau eines Gleitschlittens. Die Reibung zwischen Gleitschlitten und Unterlage soll vernachlässigt…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 Aufbau eines Gleitschlittens. Die Reibung zwischen Gleitschlitten und Unterlage soll vernachlässigt…
Zur AufgabeGleitschlitten mit Reibung
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Aufbau eines Gleitschlittens. Zwischen…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 Aufbau eines Gleitschlittens. Zwischen…
Zur AufgabeEnergieerhaltung beim freien Fall
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze zur Aufgabe In Abb. 1 siehst du einen Körper der Masse \(m\), der aus einer Höhe \(s\) losgelassen…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze zur Aufgabe In Abb. 1 siehst du einen Körper der Masse \(m\), der aus einer Höhe \(s\) losgelassen…
Zur AufgabeEnergieerhaltung beim Gleitschlitten ohne Reibung
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze zur Aufgabe In Abb. 1 siehst du einen Körper 2 der Masse \(m_2\), der aus einer Höhe \(s\)…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze zur Aufgabe In Abb. 1 siehst du einen Körper 2 der Masse \(m_2\), der aus einer Höhe \(s\)…
Zur AufgabeEnergieerhaltung bei der ATWOODschen Fallmaschine
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze zur Aufgabe In Abb. 1 siehst du einen Körper 2 der Masse \(m_2\), der aus einer Höhe \(s\)…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze zur Aufgabe In Abb. 1 siehst du einen Körper 2 der Masse \(m_2\), der aus einer Höhe \(s\)…
Zur AufgabeEnergieerhaltung beim Gleitschlitten mit Reibung
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze zur Aufgabe In Abb. 1 siehst du einen Körper 2 der Masse \(m_2\), der aus einer Höhe \(s\)…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze zur Aufgabe In Abb. 1 siehst du einen Körper 2 der Masse \(m_2\), der aus einer Höhe \(s\)…
Zur AufgabeFreier Fall
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze zur Aufgabe Abb. 1 zeigt den Aufbau eines typischen Versuchs zum freien Fall. Ein Körper mit der…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze zur Aufgabe Abb. 1 zeigt den Aufbau eines typischen Versuchs zum freien Fall. Ein Körper mit der…
Zur AufgabeEnergieerhaltung bei der ATWOODschen Fallmaschine mit Flaschenzug
Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze zur Aufgabe In Abb. 1 siehst du einen…
Zur AufgabeJoachim Herz Stiftung Abb. 1 Skizze zur Aufgabe In Abb. 1 siehst du einen…
Zur AufgabeLösung der Differentialgleichung des gedämpften Federpendels
Im Grundwissen haben wir hergeleitet, dass die Bewegung eines gedämpften Federpendels durch die Differentialgleichung\[\ddot x(t) +\frac{k}{m} \cdot…
Zur AufgabeIm Grundwissen haben wir hergeleitet, dass die Bewegung eines gedämpften Federpendels durch die Differentialgleichung\[\ddot x(t) +\frac{k}{m} \cdot…
Zur AufgabeLösung der Differentialgleichung des ungedämpften Federpendels
Im Grundwissen haben wir hergeleitet, dass die Bewegung eines (ungedämpften) Federpendels durch die Differentialgleichung\[\ddot x(t) + \frac{D}{m}…
Zur AufgabeIm Grundwissen haben wir hergeleitet, dass die Bewegung eines (ungedämpften) Federpendels durch die Differentialgleichung\[\ddot x(t) + \frac{D}{m}…
Zur Aufgabe