1.1.2 Physikalische Probleme mathematisch lösen und Ergebnisse kritisch prüfen und plausibilisieren
Unterrichtsmaterial zum Lernziel: Die Maturandinnen und Maturanden können physikalische Probleme mathematisch lösen und Ergebnisse kritisch prüfen und plausibilisieren.
Das Millikan-Experiment
Der Text erklärt die physikalischen Grundlagen, den Versuchsaufbau und die mathematische Herleitung des Millikan-Experiments zur Bestimmung der Elementarladung. Dabei werden Kräftegleichgewichte wie Gewichtskraft, Reibung nach Stokes und die Coulombkraft in einem Kondensator detailliert analysiert.
Statischer Auftrieb
Dieses Lehrmaterial behandelt ausführlich das archimedische Prinzip, die Entstehung der Auftriebskraft durch den hydrostatischen Druck sowie Phänomene wie Schwimmen, Schweben und Sinken. Anhand von Beispielen wie U-Booten, Eisbergen und Schiffskentern werden theoretische Grundlagen und Berechnungen verständlich erklärt.
Das Michelson-Morley-Experiment und die Ätherhypothese
Der Text behandelt das historische Michelson-Morley-Experiment, erklärt die theoretische Analogie mit einem Flugzeug-Wettrennen und leitet die mathematischen Zusammenhänge der Lichtlaufzeiten her. Zudem wird die physikalische Bedeutung des Experiments als Ausgangspunkt für die Relativitätstheorie erläutert.
Herleitung und Formeln zur Spiralspule
Dieses mathematisch-physikalische Dokument zeigt Formeln und mathematische Zusammenhänge im Zusammenhang mit magnetischen Feldern oder Induktion bei Spiralspulen. Es enthält mathematische Ausdrücke mit Logarithmen, Summen und Naturkonstanten zur quantitativen Beschreibung.
Das Doppelspalt-Experiment von Thomas Young
Der Text erklärt das klassische Doppelspalt-Experiment von Thomas Young und leitet die mathematischen Bedingungen für konstruktive und destruktive Interferenz her. Zudem wird die historische Bedeutung des Experiments im Kontext des Streits zwischen Wellen- und Teilchenmodell des Lichts beleuchtet.
Differenzial- und Integralrechnung für die Physik
Dieser Text bietet eine mathematische Einführung in die Differenzial- und Integralrechnung (Infinitesimalrechnung) mit Fokus auf physikalische Anwendungen. Es werden grundlegende Konzepte wie Grenzwerte, Ableitungen, Integrale sowie wichtige Ableitungs- und Integrationsregeln anschaulich erklärt.
Physikalische Simulationen mit Tabellenkalkulation
Diese Anleitung zeigt, wie physikalische Bewegungen wie der freie Fall mit und ohne Luftwiderstand mithilfe einer Tabellenkalkulation ohne Programmierkenntnisse simuliert werden können. Es werden das Einrichten von Tabellenblättern, die Erstellung von Formeln für Zeitschritte, Diagramme und das Bocksprung-Verfahren behandelt.
Beschreibung von Veränderung und numerische Integration in der Physik
Der Text führt in die numerische Simulation von Bewegungsgleichungen mit dem Euler- und dem Bocksprung-Verfahren ein. Zudem werden die Grenzen der Berechenbarkeit und chaotische Systeme mit schwacher Kausalität thematisiert.
C Simulation (Physik Libre)
Dieses Unterrichtsmaterial führt in die Grundlagen der Computersimulation in der Physik ein und zeigt, wie man komplexere Naturphänomene wie den Luftwiderstand mithilfe von Programmen jenseits idealisierter Papier-und-Bleistift-Modelle untersuchen kann.
Vektorrechnung in der Physik
Dieses Lehrmittel führt umfassend in die Vektorrechnung für den Physikunterricht an Gymnasien ein. Es behandelt Koordinatensysteme, Vektoroperationen wie Addition, Skalar- und Kreuzprodukt sowie Anwendungen mit Software wie GeoGebra und Mathematica.
Trigonometrie in der Physik
Dieses Lehrmittel vermittelt die mathematischen Grundlagen der Trigonometrie mit speziellem Bezug zur Physik. Es behandelt rechtwinklige Dreiecke, Winkelfunktionen, den Einheitskreis, allgemeine Dreiecke sowie deren Anwendung zur Problemlösung.
Hangabtriebskraft
Der Text erklärt die Zerlegung der Gewichtskraft auf einer schiefen Ebene in Hangabtriebskraft und Normalkraft. Zudem werden die grafische Ermittlung sowie die mathematische Berechnung anhand von Winkelfunktionen und einem konkreten Anwendungsbeispiel mit Kräftekräften und Gleichgewicht erläutert.
Die Mondtäuschung
Dieses Unterrichtsmaterial widmet sich dem Phänomen der Mondtäuschung, bei dem der Mond am Horizont grösser erscheint als am Zenit. Anhand von Arbeitsblättern und Hinweisen für Lehrpersonen machen die Lernenden quantitative Vorhersagen und setzen sich mit Skizzen, kritischem Hinterfragen und mathematischen Auswertungen auseinander.
Herleitung einer physikalischen Formel mit Math-PostScript
Das Dokument zeigt PostScript-Code zur grafischen Darstellung einer physikalischen Formel, die mathematische Ausdrücke und Integrale beinhaltet. Es dient der formalen und theoretischen Veranschaulichung.
Der Daumensprung
Das Material erklärt die physikalisch-mathematische Herleitung und Anwendung der Daumensprung-Regel zur Abschätzung von Entfernungen. Mithilfe von geometrischen Prinzipien wie dem Strahlensatz und konkreten Messwerten wird eine Distanzbestimmung durchgeführt.
Mathematische Formeln und Arkustangens-Beziehungen
Das Dokument enthält mathematische Formeln mit trigonometrischen Funktionen wie Arkuskosinus und Sinus im PostScript-Format. Es ist primär ein Ausschnitt aus einem mathematischen oder physikalischen Formeldokument.
Mathematische Formeln und Ausdrücke für physikalische Berechnungen
Das Dokument enthält mathematische Postscript- und Formelschnipsel zur Darstellung physikalischer Ausdrücke, insbesondere trigonometrischer Funktionen und Differentiale. Es dient als technischer Auszug von Formeldarstellungen für physikalische Berechnungen.
Mathematischer Ausdruck mit Integral und Exponentialfunktion
Das Material zeigt eine mathematische Formel mit einem Integral, einer Exponentialfunktion und physikalischen beziehungsweise mathematischen Symbolen. Es handelt sich um ein rein formales Code-Fragment beziehungsweise PostScript-Dokument zur Darstellung einer Formel.
Mathematische Formelsammlung zur Physik
Das Dokument enthält mathematische Formeln und Ausdrücke mit Winkelfunktionen wie arctan und tan für physikalische Berechnungen.
Mathematische Formel zur Physik
Dieses Dokument enthält mathematisch-physikalische Formelausdrücke und Symbole in PostScript-Notation. Es dient als kurzer Formelauszug oder Fragment für physikalische Berechnungen.
Mathematischer Ausdruck mit trigonometrischen Funktionen und Vektoren
Das Dokument enthält mathematisch-physikalische Formeln mit trigonometrischen Funktionen und Vektorgrössen, dargestellt in PostScript-Form. Es eignet sich als theoretische Formelsammlung oder mathematische Ergänzung für physikalische Berechnungen.
Mathematische Formeln mit Integralen und Kosinus
Dieses Dokument enthält mathematische Formelzeilen mit Integralen, Winkelfunktionen und Kosinus-Termen, wie sie in physikalischen Herleitungen vorkommen.
Mathematische Formel zur Trigonometrie
Es handelt sich um ein kurzes mathematisches Dokument, das trigonometrische Beziehungen (Cosinus- und Sinussatz bzw. ähnliche Formeln) darstellt. Es dient als Formelauszug oder mathematische Ergänzung.
Mathematische Beschreibung von Spiralen
Dieses Dokument enthält mathematische Formeln und trigonometrische Ausdrücke zur Beschreibung von Kurven und Spiralen. Es zeigt Ansätze zur formalen Darstellung von mathematisch-physikalischen Zusammenhängen.
Mathematische Formeln im PostScript/Math-Format
Das Material enthält mathematisch-physikalische Formeldarstellungen im Rohformat (PostScript/Math), die physikalische Gleichungen wie Trägheitsmomente oder Schwingungen beschreiben. Es handelt sich um ein technisches Fragment ohne erklärenden Fließtext oder didaktischen Kontext.
Mathematische Formel mit mathematischen Symbolen
Das Dokument enthält eine kurze mathematische Formel im PostScript-Format mit Brüchen und Variablen.
Postscript-Formel zu Spirale / Gravitation
Das Dokument enthält mathematisch-physikalische Formeln als Postscript-Code, die sich auf Kreis- oder Spiralbewegungen sowie physikalische Radien und Winkel beziehen. Es handelt sich um ein reines Code-Fragment ohne didaktische Erklärungen oder Aufgaben.
Mathematische Formel zu physikalischen Berechnungen
Das Dokument enthält eine mathematische Formel im PostScript-Format mit physikalischen Symbolen.
Mathematischer Ausdruck mit Variablen und Formeln
Das Material zeigt eine kurze mathematische Formel mit Variablen x, a, y und b sowie Exponenten, wie sie in physikalischen oder mathematischen Kontexten vorkommen kann.
Mathematische Formel mit physikalischen Grössen
Das Material zeigt eine kurze mathematisch-physikalische Formel mit Symbolen wie B, I, b, d und Kosinus-Termen.
Mathematische Formeln und physikalische Zusammenhänge
Das Dokument enthält mathematisch-physikalische Formeln im PostScript-Format mit Bezügen zu Winkelfunktionen und Vektoren. Es handelt sich um ein fragmentarisches technisches Dokument ohne eigentlichen Lehrtext oder Aufgaben.
Physikalische Formel und mathematische Darstellung
Das Dokument enthält mathematisch-physikalische Formeln und Symbole im PostScript-Format, die für formale Darstellungen im Unterricht genutzt werden können.
Mathematische Formel mit Vektoren und Winkelfunktionen
Das Dokument enthält mathematische Formeln mit physikalischem Bezug, darunter Vektorprodukte und trigonometrische Funktionen.
Mathematische Formel mit mathematischen Symbolen
Ein kurzes Postscript-basiertes Dokument, welches mathematische Formeln und Symbole darstellt.