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