Mechanische Schwingungen und Wellen

Leistungskurs Klasse 11

Die Schüler vertiefen und erweitern ihre Kenntnisse aus der Mechanik. Dabei kommt der mathematischen Durchdringung und der Theoriebildung eine größere Bedeutung als im bisherigen Physikunterricht zu. Die Experimente dienen sowohl der Gewinnung empirischer Daten, an die sich eine systematische Auswertung - auch hinsichtlich möglicher Messfehler - anschließt, als auch der Überprüfung von Hypothesen und Prognosen. In den Schüler- und Praktikumsexperimenten vervollkommnen die Schüler ihre experimentellen Fähigkeiten und Fertigkeiten.
Die Behandlung der mechanischen Schwingungen und Wellen dienen einerseits der Vertiefung grundlegender Begriffe und Gesetze der Mechanik und andererseits der Schaffung von Grundlagen für die Elektrizitätslehre, Optik und Atomphysik.
In historischen Betrachtungen lernen die Schüler die Entdeckungsgeschichte wichtiger physikalischer Gesetze und deren technische Anwendung kennen. Dabei werden die Leistungen großer Physiker gewürdigt.

Inhalt

Hinweis

Links

Merkmale einer Schwingung

    Elongation, Amplitude
    Frequenz, Periodendauer
    Kreisfrequenz

Physik 10, Lernbereich Mechanische Schwingungen

 

Harmonische Schwingung

Herleiten der Gleichung durch Vergleich von harmonischer Schwingung und Kreisbewegung

 

Voraussetzungen für harmonische Schwingungen

 

 

Periodendauer beim Federschwinger und Fadenpendel


SE Fadenpendel, Federschwinger

 

Energieumwandlungen im Schwinger

Ganggenauigkeit von Pendeluhren
Projekt Geschichte der Zeitmessung

 

Z: Gesamtenergie eines Schwingers

 

 

Gedämpfte Schwingungen

Computersimulation gedämpfter Schwingungen

 

Dämpfung

Aperiodischer Grenzfall
Anwendung bei Schwingungsdämpfern und Zeigermessinstrumenten

 

Erzwungene Schwingungen und Resonanz

    Gekoppelte Schwinger

 

 

Resonanzkurve

Aufnahme einer Resonanzkurve

 

Gekoppelte Schwinger

SE Gekoppelte Federschwinger

 

Chaotische Bewegungen von Schwingern

 

 

Merkmale einer Welle

    Wellenlänge, Frequenz
    Ausbreitungsgeschwindigkeit

Physik 10, Lernbereich Mechanische Wellen

 

Longitudinalwellen, Transversalwellen

Schallwellen, Seilwellen, Wasserwellen

 

Ausbreitungsgeschwindigkeit

Ausbreitungsgeschwindigkeit in unterschiedlichen Medien

 

Z:

 

 

Superposition von Transversalwellen

Seilwellen

 

Interferenzerscheinungen in Abhängigkeit von der Phasendifferenz bei Wellen gleicher Amplitude und Frequenz

    Schwebungen
    Stehende Wellen

 

Additionstheoreme ohne Herleitung nutzen
Nachweis bei Schallwellen und Seilwellen
Reflexion am losen und festen Ende
Projekt Funktionsprinzip von Musikinstrumenten

 

Interferenz zweier Kreiswellen

    Interferenzminimum,
    Interferenzmaximum

 

 

Huygens’sches Prinzip

 

 

Beugung

 

 

Brechungsgesetz

Herleiten mit dem Huygens’schen Prinzip

 

Dopplereffekt

Frequenzänderung bei sich näherndem und sich entfernendem Beobachter

 

Z

Dopplereffekt bei Lichtwellen, Rotverschiebung