ph_11


2. Halbjahr: Schwingungen

Hinweise zur 1. Klausur in Q2

Erwartungshorizont (Auszug aus der KCGO für das Abitur 2020)

– Schwingungen als periodischer Vorgang
– charakteristische Größen (Elongation [=Auslenkung], Amplitude, Schwingungsdauer, Frequenz)
– Energieformen, Energieerhaltung
– zeitlicher Verlauf der Schwingung
– Federpendel, Fadenpendel (mit Kleinwinkelnäherung:α < 10°)
– Formeln für die Schwingungsdauer (Erarbeiten der Abhängigkeiten für ein Beispiel im Schülerexperiment)
– Schwingungsgleichung y(t)= y0 ⋅sin (ω⋅t)
– lineare Rückstellkraft als Kriterium für harmonische Schwingungen
– Energieumwandlung an Beispielen (Berechnung der verschiedenen auftretenden Energieformen)
– elektromagnetischer Schwingkreis, charakteristische Größen (Schwingungsdauer, Frequenz, Amplituden maxmax, UI)
[ Gegenüberstellung der Energieformen von elektromagnetischer und mechanischer Schwingung ]
– Dämpfung (als Erweiterung der reibungsfreien Idealisierung, Abnahme der Amplitude, nur qualitativ)
– Resonanzphänomene
– erzwungene Schwingung (nur qualitativ, Veranschaulichung durch Experimente, Eigenfrequenz, Resonanzkatastrophe mit Anwendungsbezug)

  dazu optional: Oszillator zur Erregung von Schwingungen

  Eine hervorrragende Darstellung unseres Unterrichtsversuches findet sich in:
  Leifi Physik / Elektromagnetischer Schwingkreis

Der Versuch als Videofilm in "www.physiksaal.de"  (ca. 40 Sekunden)

Aufgben und Lösungen:

Kuhn, Aufgaben

Einfache Schwingungsgrößen: S. 110, Nr. 2

Schwingungen, Feder- und Fadenpendel: S.

114 Nr. 2 (Tipp: Es genügt für euch, die einfache Federkonstante (Feder ohne Pendel-Auslenkkraft) zu rechnen).

Gegeben:  
m 1 kg
l 1 m
T 20 s
Gesucht:  
D = ??? N/m

Nr. 4 (ohne Berechnung der Kraft, Tipp: Die Höhe berechnet man mit h = l * ( 1-  cos (φ) )

Gegeben:    
v0 10 m/s
l 1 m
m 1 kg
     
Winkel    
30°, 90°, 120°, 180°  
Gesucht:    
v (phi)    

Resonanz: S. 118, Nr 1:

Gegeben:  
f 0,8 Hz
s 8 m
Gesucht:  
T   s
v   m/S
und v in  

km/h

S. 118, Nr. 2  
Gegeben:  
v 120 km/h
Reifen 60 cm
Gesucht:  
Umfang   m
v   in m/s
T   in s
f   in Hz

Rückkoppelung: S. 121, Nr. 1 und 4

siehe Textaufgabe, Buch; Lösungen hier (vergrößern):

1. Erzwungene Schwingung (muss nicht die Resonanzfrequenz des schwingungsfähigen Systens anregen):

Das System erhält periodisch (ideal sinus- / cosinusförmig) eine Energiezufuhr

Selbsterregte Schwinger schwingen selbstständig, da sie per Selbststeuerung (Rückkoppelung) periodisch Energie aufnehmen

4. Resonanz: Erregerkraft und Pendelgeschwindigkeit müssen in Phase sein, da die Reibungsgskraft prop. zu vio wirkt und dem System Energie entzieht.

Formal kann man auch argumentieren, dass die Leistungsaufnahme P = F x v nur dann maximal ist, wenn F und v in Phase (also beide etwa cosinusförmig sind) sind.

Wären F und v um 90° versetzt (sin x cos), dann würde immer wieder Energie zum Anreger zurück fließen.

->

Lösungen  als Excel Datei und als PDF-Datei

 Die Autofederung: (Bild aus wikipediaFederung: Schwingungsdämpfer (Wikipedia)

Beispielaufgabe mit Lösungen (PDF / Excel)

Klausur 23.11.18 (1. Halbjahr):

Magnetische (und elektrische) Felder:

Lösungen (zum KUHN Buch) und eine kleine Formelsammlung  in dieser PDF Datei!!

Auch zum Nachschreiben: Folgender Stoff kommt dran...

Inhalt Buch-seiten
(ab 17:00)
Link auf LeiFi
(
Aufgaben
 
(1) Glühelektrischer Effekt, (2) Braunsche Röhre S. 225 - 227

zu LeiFi (1)
zu LeiFi (2)

Leifi Glühkathode
Elektronen im elektrischen Feld S: 226 LeiFi
(auch B-Feld)
LeiFi (qualitativ)

nochmal LeiFi
(Rechnung)

 
"Magnetfelder" (B-Feld) Basiswissen aus Sek I S. 237 LeiFi S. 238, 1 + 3
Denksport (LeiFi)
(1) Lorentzkraft (Linke Hand Regel) und
(2) Kraft auf einen stromdurchflossenen Leiter
(1) S.238-239 +245
(2) S.  243-244
  S. 245 Nr. 2
(1) B-Feld einer langen Spule;
(2) B-Feld eines langen Drahtes (Linke Faust-Regel)
und Definition des Ampere.
S. 240+247
(2): LeiFi
(ganz unten!)
zu LeiFi (1)
zu LeiFi (2)
S. 248, Nr. 4
B-Feldmessung nach dem Hallprinzip
und WIEN Filter
Nur S. 246 LeiFi bei LeiFi
Basiswissen: Woher weiß ich von "Elektronen"? Nur S. 223 LeiFi:
Millikan
S. 224, Nr. 6a

Rückfragen per Formular

Alte Klausur:

Inhalte:

Gewitter: Gefahren, Schutz vor Blitzschlag

Ladung, Strom, Spannung, el. Leistung, el. Arbeit:

Größendefinition, EInheiten, Bedeutung.

Elektrisches Feld:

Definition, Feldformen,Berechnung eines homogenen Feldes.

El. Kräfte im Feld:

Kräfte im Feld und am Ladungspendel

Die Columbkraft: Nur die Formel (F ~ q1 q2 / r²)

Kondensator:

Aufbau, Berechnung, Anwendung, Energieinhalt.

Formeln: vgl. das Blatt "Größen und EInheiten" - hier als PDF

Übungsaufgaben (mit Lösungen - Fragen dazu gerne im Unterricht): ... als PDF (aus Metzler)

Lösungen Klausurübung vom 21.09.2018:

Als Excel Datei  ---. als PDF

Rückfragen per Formular

Klausurlösungen und Notenspiegel zur Rückgabe am 15.10.18 (PDF-Datei)

Bewegung von geladenen Teilchen in elektrischen und magnetischen Feldern

Auch auf LeiFi: Glühelektrischer Effekt , sowie Braunsche Röhre:

 

Lösung der Hausaufgebe und Stunde vom 26.10.18 8(Kuhn 2 (12/13; Elektronenablenk-Röhre) S: 226f (Excel-Datei)

Link zu LeiFi: