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Doppeltes Federpendel (Animation)

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Die Animation zeigt die Bewegung eines doppelten Federpendels und einige Größen, die zur Beschreibung der Bewegung wichtig sind.

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Die Animation zeigt die Bewegung eines doppelten Federpendels und einige Größen, die zur Beschreibung der Bewegung wichtig sind.

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Doppeltes Federpendel

Ausblick

  • Ein doppeltes Federpendel mit einem Pendelkörper der Masse \(m\) und zwei Federn mit der gleichen Federkonstante \(D\) schwingt harmonisch mit der Zeit-Ort-Funktion \(x(t) = {x_0} \cdot \cos \left( {{\omega _0} \cdot t} \right)\; {\rm{mit}}\;{\omega _0} = \sqrt {\frac{2 \cdot D}{m}} \)
  • Die Schwingungsdauer berechnet sich durch \(T = 2\pi \cdot \sqrt {\frac{m}{2 \cdot D}}\).

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Ausblick

  • Ein doppeltes Federpendel mit einem Pendelkörper der Masse \(m\) und zwei Federn mit der gleichen Federkonstante \(D\) schwingt harmonisch mit der Zeit-Ort-Funktion \(x(t) = {x_0} \cdot \cos \left( {{\omega _0} \cdot t} \right)\; {\rm{mit}}\;{\omega _0} = \sqrt {\frac{2 \cdot D}{m}} \)
  • Die Schwingungsdauer berechnet sich durch \(T = 2\pi \cdot \sqrt {\frac{m}{2 \cdot D}}\).

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Autoscooter (CK-12-Simulation)

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Die Simulation wird zur Verfügung gestellt von https://www.ck12.org. https://www.ck12.org …

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Autoscooter (CK-12-Simulation)

Versuche

  • Elastische und inelastische Stöße vergleichen
  • Kräfte bei Stoßprozessen untersuchen
  • Einfluss von Massen und Geschwindigkeiten der Stoßpartner prüfen

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Versuche

  • Elastische und inelastische Stöße vergleichen
  • Kräfte bei Stoßprozessen untersuchen
  • Einfluss von Massen und Geschwindigkeiten der Stoßpartner prüfen

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Bestimmung der Mondentfernung durch Triangulation

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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.

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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.

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Stoßversuche mit Luftkissenscheiben

Versuche

Mit Luftkissenscheiben kannst du sehr einfach viele Versuche zu Stoßprozessen selbst durchführen und auch quantitativ analysieren.

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Versuche

Mit Luftkissenscheiben kannst du sehr einfach viele Versuche zu Stoßprozessen selbst durchführen und auch quantitativ analysieren.

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Fahrstuhl (CK-12-Simulation)

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Die Simulation wird zur Verfügung gestellt von https://www.ck12.org. https://www.ck12.org …

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Fahrstuhl (CK-12-Simulation)

Versuche

Mithilfe der CK12-Simulation 'Fahrstuhl' kannst du untersuchen, warum eine Waage in einem Fahrstuhl nicht immer das korrekte 'Gewicht' anzeigt.

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Versuche

Mithilfe der CK12-Simulation 'Fahrstuhl' kannst du untersuchen, warum eine Waage in einem Fahrstuhl nicht immer das korrekte 'Gewicht' anzeigt.

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Waage im Aufzug

Versuche

Wenn du wissen willst, wie viel du wiegst, stellst du dich im Normalfall auf eine Waage und liest das Anzeigeergebnis in Kilogramm ab. Der folgende Versuch zeigt  jedoch, dass der Wert, den die Waage anzeigt, nicht immer mit der physikalischen Größe ‘Masse’ identisch ist.

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Versuche

Wenn du wissen willst, wie viel du wiegst, stellst du dich im Normalfall auf eine Waage und liest das Anzeigeergebnis in Kilogramm ab. Der folgende Versuch zeigt  jedoch, dass der Wert, den die Waage anzeigt, nicht immer mit der physikalischen Größe ‘Masse’ identisch ist.

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Raketenphysik mit der Tabellenkalkulation

Ausblick
Ausblick

Wesenszug 1: Statistische Vorhersagbarkeit

Grundwissen

  • Die Bahn eines einzelnen Photons beim Doppelspaltexperiment kann grundsätzlich nicht genau vorhergesagt werden.
  • Quantenphysikalische Ereignisse sind nicht deterministisch, unterliegen aber statistischen Gesetzmäßigkeiten.
  • Ein einfaches Beispiel hierzu ist das Verhalten von Photonen an einem Strahlteiler.

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Grundwissen

  • Die Bahn eines einzelnen Photons beim Doppelspaltexperiment kann grundsätzlich nicht genau vorhergesagt werden.
  • Quantenphysikalische Ereignisse sind nicht deterministisch, unterliegen aber statistischen Gesetzmäßigkeiten.
  • Ein einfaches Beispiel hierzu ist das Verhalten von Photonen an einem Strahlteiler.

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Wesenszug 2: Fähigkeit zur Interferenz

Grundwissen

  • Quantenobjekte können mit sich selbst interferieren
  • Für die Ausbildung eines Interferenzmusters in einem Experiment müssen mehrere klassisch denkbare Wege existieren.
  • In der Quantenphysik wird keiner der klassischen Wege tatsächlich realisiert.
  • Quantenobjekten kann meist kein exakter Ort zugeschrieben werden, sondern statistische Aufenthaltswahrscheinlichkeiten.

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Grundwissen

  • Quantenobjekte können mit sich selbst interferieren
  • Für die Ausbildung eines Interferenzmusters in einem Experiment müssen mehrere klassisch denkbare Wege existieren.
  • In der Quantenphysik wird keiner der klassischen Wege tatsächlich realisiert.
  • Quantenobjekten kann meist kein exakter Ort zugeschrieben werden, sondern statistische Aufenthaltswahrscheinlichkeiten.

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Wesenszug 3: Eindeutige Messergebnisse

Grundwissen

  • Quantenmechanische Messungen haben aktiven Charakter: Messungen zwingen ein System einen der möglichen Messwerte anzunehmen.
  • Messergebnisse sind stets eindeutig, auch wenn das Quantenobjekt vor der Messung in einem Zustand war, der unbestimmt bezüglich der gemessenen Größe ist.
  • Man unterscheidet in der Quantenmechanik, ob ein Objekt eine Eigenschaft besitzt oder man diese Eigenschaft misst.

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Grundwissen

  • Quantenmechanische Messungen haben aktiven Charakter: Messungen zwingen ein System einen der möglichen Messwerte anzunehmen.
  • Messergebnisse sind stets eindeutig, auch wenn das Quantenobjekt vor der Messung in einem Zustand war, der unbestimmt bezüglich der gemessenen Größe ist.
  • Man unterscheidet in der Quantenmechanik, ob ein Objekt eine Eigenschaft besitzt oder man diese Eigenschaft misst.

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Wesenszug 4: Komplementarität

Grundwissen

  • Bei einer Ortsmessung auf Höhe der Spalte bildet sich beim Doppelspaltexperiment kein Interferenzmuster auf dem Schirm aus.
  • Interferenzmuster und Unterscheidbarkeit der klassisch denkbaren Möglichkeiten schließen sich aus (Komplementarität).

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Grundwissen

  • Bei einer Ortsmessung auf Höhe der Spalte bildet sich beim Doppelspaltexperiment kein Interferenzmuster auf dem Schirm aus.
  • Interferenzmuster und Unterscheidbarkeit der klassisch denkbaren Möglichkeiten schließen sich aus (Komplementarität).

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Seite der NASA zu den Apollo Missionen

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Die NASA stellt die Ergebnisse ihrer Missionen im Internet zur Verfügung. Bild- und Videomaterial, Dokumente, Interviews.

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Die NASA stellt die Ergebnisse ihrer Missionen im Internet zur Verfügung. Bild- und Videomaterial, Dokumente, Interviews.

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PLANCK-Mission der ESA: Neue Karte der Hintergrundstrahlung

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Bestimmung der PLANCK-Konstante (Abitur BY 2019 Ph12-1 A2)

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Am 20. Mai 2019 wurde das Ur-Kilogramm „in Rente geschickt“. Die Neudefinition des Kilogramms wurde auf die PLANCK-Konstante \(h\) zurückgeführt,…

Zur Aufgabe
Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Am 20. Mai 2019 wurde das Ur-Kilogramm „in Rente geschickt“. Die Neudefinition des Kilogramms wurde auf die PLANCK-Konstante \(h\) zurückgeführt,…

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Metallhydrid-Speicher (Abitur BY 2019 Ph12-2 A2)

Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Gitter In Lanthan-Nickel-Pulver kann Wasserstoff unter hohem Druck eingelagert werden. Dabei dringen…

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Aufgabe ( Übungsaufgaben )

Joachim Herz Stiftung Abb. 1 Gitter In Lanthan-Nickel-Pulver kann Wasserstoff unter hohem Druck eingelagert werden. Dabei dringen…

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"Dialogo" von Galileo Galilei

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Ein vollständiger Scan des Werks "Dialogo" von dem Naturphilosophen Galileo Galilei.

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Ein vollständiger Scan des Werks "Dialogo" von dem Naturphilosophen Galileo Galilei.

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Trampolin (CK-12-Simulation)

Versuche

  • Energieumwandlungsketten analysieren
  • Beiträge einzelner Energieformen zur Gesamtenergie ermitteln
  • Maximalwerte einzelner Energieformen im Zeitverlauf der Umwandlung bestimmen

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Versuche

  • Energieumwandlungsketten analysieren
  • Beiträge einzelner Energieformen zur Gesamtenergie ermitteln
  • Maximalwerte einzelner Energieformen im Zeitverlauf der Umwandlung bestimmen

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Trampolin (CK-12-Simulation)

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Die Simulation wird zur Verfügung gestellt von https://www.ck12.org. https://www.ck12.org …

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Beobachtungen zum dritten KEPLERschen Gesetz (Simulation)

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Diese Simulation veranschaulicht die Beobachtungen, die zum dritten KEPLERschen Gesetz führen.

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Beobachtungen zum dritten KEPLERschen Gesetz (Simulation)

Versuche

Mit Hilfe dieser Simulation und der zugehörigen Arbeitsaufträge kannst du lernen, durch welche Beobachtungen man zum dritten KEPLERschen gelangt.

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Versuche

Mit Hilfe dieser Simulation und der zugehörigen Arbeitsaufträge kannst du lernen, durch welche Beobachtungen man zum dritten KEPLERschen gelangt.

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Beobachtungen zum ersten KEPLERschen Gesetz (Simulation)

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Diese Simulation veranschaulicht die Beobachtungen, die zum ersten KEPLERschen Gesetz führen.

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Beobachtungen zum ersten KEPLERschen Gesetz (Simulation)

Versuche

Mit Hilfe dieser Simulation und der zugehörigen Arbeitsaufträge kannst du lernen, durch welche Beobachtungen man zum ersten KEPLERschen gelangt.

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Versuche

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Gärtnerkonstruktion von Ellipsen (Heimversuch)

Versuche

Durch diesen Versuch erfährst du, wie man mit einfachen Mitteln eine Ellipse konstruiert.

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Versuche

Durch diesen Versuch erfährst du, wie man mit einfachen Mitteln eine Ellipse konstruiert.

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Beobachtungen zum zweiten KEPLERschen Gesetz (Simulation)

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Diese Simulation veranschaulicht die Beobachtungen, die zum zweiten KEPLERschen Gesetz führen.

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Beobachtungen zum zweiten KEPLERschen Gesetz (Simulation)

Versuche

Mit Hilfe dieser Simulation und der zugehörigen Arbeitsaufträge kannst du lernen, durch welche Beobachtungen man zum zweiten KEPLERschen gelangt.

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Versuche

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Quantenmechanische Systematisierung des Periodensystems

Grundwissen

  • Die Zustände der gebundenen Elektronen eines Atoms werden mit den Quantenzahlen beschrieben.
  • Es gibt vier unterschiedliche Quantenzahlen: Hauptquantenzahl \(n\), Nebenquantenzahl \(l\), magnetische Quantenzahl \(m\) und Spin-Quantenzahl \(s\).
  • Das PAULI-Prinzip besagt, dass in einem Atom niemals zwei Elektronen in allen vier Quantenzahlen übereinstimmen können.

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Grundwissen

  • Die Zustände der gebundenen Elektronen eines Atoms werden mit den Quantenzahlen beschrieben.
  • Es gibt vier unterschiedliche Quantenzahlen: Hauptquantenzahl \(n\), Nebenquantenzahl \(l\), magnetische Quantenzahl \(m\) und Spin-Quantenzahl \(s\).
  • Das PAULI-Prinzip besagt, dass in einem Atom niemals zwei Elektronen in allen vier Quantenzahlen übereinstimmen können.

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Atomdurchmesser aus dem Ölfleckversuch

Grundwissen

  • Beim Ölfleckversuch wird aus einer makroskopischen Beobachtung auf eine mikroskopische Eigenschaft geschlossen.
  • Der Durchmesser eines Atoms liegt in der Größenordnung von \(10^{-10}\,\rm{m}\).

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Grundwissen

  • Beim Ölfleckversuch wird aus einer makroskopischen Beobachtung auf eine mikroskopische Eigenschaft geschlossen.
  • Der Durchmesser eines Atoms liegt in der Größenordnung von \(10^{-10}\,\rm{m}\).

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