5.1.1 Schwingungen mit Fachbegriffen beschreiben und wichtige Grössen messen und berechnen
Unterrichtsmaterial zum Lernziel: Die Maturandinnen und Maturanden können Schwingungen mit Fachbegriffen beschreiben und wichtige Grössen messen und berechnen.
Elektromagnetische Schwingungen und Spulenexperimente
Das Unterrichtsmaterial bietet Aufgaben und Artikel zu elektromagnetischen Schwingungen sowie Spulenexperimenten, basierend auf Abituraufgaben. Es deckt physikalische Phänomene rund um Schwingungen und Wellen ab.
Aufgabensammlung Mechanik und Astronomie
Eine Sammlung von physikalischen Aufgaben und Artikeln zu Themen wie Astronomie, lineare Bewegungen, mechanische Schwingungen und Impulserhaltung. Die Lernenden können ihr Wissen anhand praktischer Problemstellungen anwenden und vertiefen.
Mechanische Schwingungen und Trigonometrische Funktionen
Der Artikel vermittelt das physikalische Grundwissen zu mechanischen Schwingungen und verbindet diese direkt mit den mathematischen Grundlagen der trigonometrischen Funktionen Sinus und Cosinus. Er dient als anschauliche Einführung in die Beschreibung schwingungsorientierter Phänomene.
Quiz zu t-y-Diagrammen mechanischer Schwingungen
Dieses Material bietet ein Quiz und Grundwissen zu mechanischen Schwingungen, speziell zu t-y-Diagrammen. Lernende können ihr Wissen über harmonische Schwingungen überprüfen und anwenden.
Sammlung von Aufgaben zu mechanischen Wellen
Diese Materialsammlung bietet verschiedene Aufgaben und Artikel rund um das Thema mechanische Wellen. Die Übungen behandeln unter anderem Wasserwellen, Seilwellen, Wellengrößen und Diagramme.
Interaktive Simulation zum elektromagnetischen Schwingkreis
Diese interaktive Simulation veranschaulicht einen elektromagnetischen Schwingkreis aus Kondensator und Spule. Lernende können Parameter wie Kapazität, Induktivität und Widerstand variieren und den zeitlichen Verlauf von Feldern, Strömen, Spannungen sowie Energieumwandlungen in Zeitlupe beobachten.
Interaktive Simulation zum Wechselstromkreis
Diese HTML5-App simuliert einen einfachen Wechselstromkreis mit ohmschem Widerstand, Kondensator oder Induktionsspule. Schülerinnen und Schüler können Parameter wie Frequenz, Spannung und Bauteilwerte anpassen und die Effekte im Zeiger- sowie im Zeit-Diagramm beobachten.
Interaktive Simulation zu stehenden Längswellen in Rohren
Diese interaktive HTML5-App veranschaulicht stehende Longitudinalwellen in Rohren mit verschiedenen Randbedingungen. Lernende können zwischen Grund- und Oberschwingungen umschalten, die Rohrlänge anpassen sowie Elongation und Druckschwankungen analysieren.
Simulation zu erzwungenen Schwingungen und Resonanz
Das Material beschreibt eine Simulation zur Untersuchung von erzwungenen Schwingungen, Resonanz und dem Einfluss der Erregerfrequenz sowie Dämpfung auf ein Federpendel. Es erläutert die Bedienungselemente der App sowie die physikalischen Phänomene bei verschiedenen Frequenzen.
Simulation gekoppelte Pendel
Eine interaktive Simulation zur Untersuchung von gekoppelten Pendeln und der Energieübertragung zwischen zwei Teilsystemen. Schülerinnen und Schüler können Anfangspositionen einstellen, das System in Zeitlupe betrachten und die Eigenschwingungen beobachten.
Simulation zum Federpendel
Diese HTML5-App simuliert die reibungsfreie Schwingung eines Federpendels. Lernende können Parameter wie Federkonstante, Masse und Amplitude variieren und die zeitliche Veränderung von Elongation, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Kraft und Energie untersuchen.
Fadenpendel-Simulation: Schwingung und Energie
Diese interaktive HTML5-App simuliert die zeitliche Veränderung von Elongation, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Kraft und Energie bei einem Fadenpendel. Die Parameter wie Pendellänge, Masse und Amplitude sind variabel einstellbar, und die Bewegung kann auch in Zeitlupe beobachtet werden.
Stehende Wellen in Medien, Röhren und der menschlichen Stimme
Dieses Lehrmittel erklärt anschaulich die Entstehung und Eigenschaften stehender Wellen anhand von Beispielen wie Saiten, Pfeifen, dem Kundtschen Staubrohr, dem Rubensschen Flammenrohr sowie der menschlichen Stimme. Mathematische Beziehungen für Eigenschwingungen werden hergeleitet und mit anschaulichen Beispielen aus der Akustik verknüpft.
Pendel: Fadenpendel, mathematisches und physikalisches Pendel
Der Text erklärt detailliert die Grundlagen von Faden- und physikalischen Pendeln, leitet die Schwingungsgleichung für kleine Amplituden her und zeigt Anwendungen zur Bestimmung der Fallbeschleunigung. Mathematisch-formale Herleitungen werden durch anschauliche Beispiele und konkrete Berechnungen ergänzt.
Das Federpendel und der harmonische Oszillator
Der Text behandelt ausführlich das Federpendel als harmonischen Oszillator. Es werden waagrechte und senkrechte Federpendel hergeleitet, die Gesamtenergie betrachtet sowie ein konkretes Anwendungsbeispiel zur Massenbestimmung in der Schwerelosigkeit auf der ISS durchgerechnet.
Interaktive Simulationen zum elektrischen Schwingkreis
Dieses Material bietet interaktive Simulationen (Applets von Paul Falstad) zur Untersuchung von gedämpften und ungedämpften elektrischen Schwingkreisen mit Rückkopplung. Lernende können experimentieren, um den Widerstand des Demo-Aufbaus herauszufinden und das Verhalten von Schwingkreisen visuell zu erforschen.
Elektrischer Schwingkreis und Simulationen
Das Material bietet interaktive Simulationen (Applets) zu gedämpften und ungedämpften elektrischen Schwingkreisen mit Rückkopplung. Schülerinnen und Schüler können Parameter wie den Widerstand durch Ausprobieren ermitteln und die Funktionsweise experimentell erkunden.
Forschung am Schnurpendel
In diesem offenen Forschungsauftrag für das Zweierteam untersuchen Schülerinnen und Schüler eigenständig das Verhalten eines Schnurpendels. Sie führen Beobachtungen und Messungen durch, formulieren Gesetzmässigkeiten und lernen dabei zentrale physikalische Begriffe und Methoden wie Reproduzierbarkeit und Idealisierung kennen.
Schwingkreise
Dieses Unterrichtsmaterial erklärt ausführlich den idealen und realen Schwingkreis, die Thomsonsche Schwingungsgleichung samt Herleitung sowie Parallelen zum mechanischen Federpendel. Es behandelt zudem das Resonanzverhalten und Schwingkreise mit Rückkopplung wie die Meißner-Schaltung.
Mathematische Behandlung des Federpendels
Der Text beschreibt ausführlich die Herleitung der mathematischen Formeln für ein ungedämpftes Federpendel. Dabei werden Elongation, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Kräfte sowie die kinetische und potentielle Energie hergeleitet und analysiert.
Freie und erzwungene Schwingung
Dieses Lehrmaterial behandelt gedämpfte und erzwungene Schwingungen, Phasenverschiebungen, Resonanzphänomene und reale Anwendungen wie die Tacoma-Narrows-Brücke. Es bietet eine klare mathematisch-formale und anschauliche Einführung in die Thematik.
Schwingungsgesetze und Herleitung mittels Schattenschwingung
Dieses Unterrichtsmaterial erklärt die Gesetze harmonischer Schwingungen (Elongation, Geschwindigkeit und Beschleunigung) mithilfe des anschaulichen Konzepts einer rotierenden Kreisscheibe als Schattenschwingung. Die mathematischen Formeln werden geometrisch hergeleitet und sauber mit Definitionen und Formeln dargestellt.
Grundlagen der Schwingungslehre
Der Text führt in die Grundlagen der Schwingungslehre ein, definiert wichtige Begriffe wie Amplitude, Periodendauer und Frequenz und unterscheidet zwischen harmonischen und nicht harmonischen Schwingungen. Zudem wird der Zusammenhang zwischen Frequenz und Tonhöhe sowie das Weber-Fechnersche Gesetz anhand von Beispielen erläutert.
Die Entdeckung der Schnurpendelformel als Medienmitteilung
Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten in Teams eine Medienmitteilung zur Periodendauer eines Schnurpendels und optimieren sich gegenseitig die Texte. Dabei setzen sie sich kreativ mit physikalischen Gesetzmässigkeiten und präziser Ausdrucksweise auseinander.
Aufgabensammlung Mechanische Schwingungen
Eine Sammlung von Aufgaben zu mechanischen Schwingungen, einschliesslich Daten von Schwingungen, Aussagen zur periodischen Bewegung, Zeit-Ort-Diagrammen harmonischer Schwingungen und der Drehzahl eines Motors.
Mathematische Behandlung des elektromagnetischen Schwingkreises
Der Text herleitet und erklärt die mathematischen Grundlagen und Differentialgleichungen für den elektromagnetischen Schwingkreis. Dabei werden Schwingfall, Kriechfall sowie der aperiodische Grenzfall detailliert beschrieben und die zugehörigen Formeln für Ladung, Spannung und Stromstärke angegeben.
Trochoidale Wasserwellen und Zykloiden
Der Text beschreibt die mathematische und physikalische Natur von Schwerewellen über tiefem Wasser als trochoidale Wasserwellen. Er erklärt anhand von Zykloiden und Kreisbewegungen, wie sich Oberflächenelemente auf vertikalen Kreisen bewegen und verweist auf historische sowie geometrische Grundlagen.
Harmonische Schwingungen und Kolbenschwingung
Das Material behandelt harmonische Schwingungen anhand von Feder- und Fadenpendeln sowie eine vertiefende Aufgabe zu einer Kolbenschwingung inklusive Lösungshinweisen und methodischen Erklärungen. Zudem werden Applets und physikalische Analysen zur Unterscheidung harmonischer und unanharmonischer Schwingungen vorgestellt.
Mathematische Behandlung der Resonanz des Federpendels
Der Text leitet die mathematischen Formeln und Differenzialgleichungen für die erzwungene Schwingung eines gedämpften Federpendels her. Es werden verschiedene Dämpfungsfälle formell beschrieben, ohne jedoch praktische Aufgaben oder Übungen anzubieten.
Bahnen des Fadenpendels: Chaotisches und periodisches Verhalten
Das Material zeigt verschiedene Abbildungen und Animationen von periodischen und chaotisch verlaufenden Bahnen eines Fadenpendels. Es beschreibt qualitativ das Verhalten bei unterschiedlichen Parametern, enthält jedoch keine Aufgaben, Erklärungen oder Lösungswege.
Reale Schwingungen und Resonanz
Das Material bietet kurze Beschreibungen und Verweise auf Medien wie Applets und Filme zu den Themen Resonanz, Resonanzkurve und Resonanzkatastrophen bei Brücken. Es enthält jedoch keine eigenen ausführlichen Erklärungen, Aufgaben oder Lösungen.
Messdaten und Ergebnisse zum Federpendel
Das Material enthält eine reine Datentabelle mit experimentellen Messwerten und Messunsicherheiten zu verschiedenen Federpendel-Versuchen. Es fehlen jegliche Erklärungen, theoretische Hinführungen oder Aufgabenstellungen.
JavaScript animated harmonic motion
Eine kurze Notiz oder ein minimaler Hinweis zu einer JavaScript-Animation über harmonische Schwingungen als Projektion einer Kreisbewegung.
Aufgabensammlung zu Schwingkreisen und elektromagnetischen Schwingungen
Eine Sammlung von Abituraufgaben mit Lösungen rund um das Thema Schwingkreise, Kondensatoren, Spulen sowie elektromagnetische Schwingungen und Induktion.
Periodische Bewegungen und Schwingungen
Diese Materialsammlung enthält verschiedene Artikel und Abschnitte zu periodischen Bewegungen, harmonischen Schwingungen und Grundbegriffen der Schwingungslehre. Es werden Themen wie Zeit-Ort-Diagramme, das Galilei-Pendel und die Projektion einer Kreisbewegung behandelt.
Grundwissen mechanische Schwingungen
Der Artikel vermittelt grundlegendes Wissen zu periodischen Bewegungen und mechanischen Schwingungen. Es werden zentrale Grundbegriffe erläutert und anschaulich dargestellt.
Animationen zu Schwingungen und Pendeln
Diese Seite listet verschiedene Animationen zu periodischen Bewegungen, Schwingungen und unterschiedlichen Pendelarten auf. Die Inhalte bieten visuelle Veranschaulichungen für mechanische Schwingungssysteme.
Quizsammlung zu Schwingungen und Pendeln
Das Material enthält eine Sammlung von Quizfragen zu den Einflussgrößen auf die Schwingungsdauer von Feder-Schwere-Pendeln und Fadenpendeln sowie zu entsprechenden Diagrammen.
Aufgabensammlung mechanische Wellen
Das Material enthält eine kurze Aufgabensammlung zu mechanischen Wellen, spezifisch zu Querwellen an Federn und Wellenbildern. Es handelt sich um reine Aufgaben ohne bereitgestellte Lösungen.
Die Erforschung des Schnurpendels
Ein kurzes Fragment oder Arbeitsblatt zur Untersuchung des Schnurpendels mithilfe von Formeln und einer externen Simulation. Es enthält Aufgaben zur Schwingungsaufzeichnung, jedoch keinen vollständigen Unterrichtstext oder Lösungen.