| Physik |
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Die Schülerinnen und Schüler entwickeln ihre Modellvorstellungen zunächst an mechanischen Schwingungen und wenden ihre Kenntnisse anschließend auf elektromagnetische Schwingungen an. Sie erkennen, dass Differentialgleichungen zur mathematischen Behandlung von Schwingungen notwendig sind.
| Die Schülerinnen und Schüler können |
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(1)
Schwingungen experimentell aufzeichnen und mithilfe charakteristischer Eigenschaften und Größen als zeitlich periodische Bewegungen um eine Gleichgewichtslage beschreiben und klassifizieren (Auslenkung \(s(t)\), Amplitude \(\hat{s}\), Periodendauer \(T\), Frequenz \(f\), Kreisfrequenz \(\mathrm{\omega}\), harmonisch und nicht harmonisch, gedämpft und ungedämpft) |
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(2)
ungedämpfte harmonische Schwingungen mathematisch beschreiben (unter anderem \(s(t) = \hat{s} \cdot \sin{(\omega\cdot t)}\), \(s(t) = \hat{s} \cdot \cos{(\omega\cdot t)}\), \(v(t) = \dot{s}(t)\), \(a(t)= \dot{v}(t)=\ddot{s}(t)\)) |
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BP2016BW_ALLG_GYM_M_IK_9-10_01_00_14, BP2016BW_ALLG_GYM_M_IK_9-10_04_00_09
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(3)
den Zusammenhang zwischen harmonischen mechanischen Schwingungen und linearer Rückstellkraft beschreiben (unter anderem horizontales Federpendel) |
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BP2016BW_ALLG_GYM_PH_PK_01_07, BP2016BW_ALLG_GYM_PH_PK_02_02, BP2016BW_ALLG_GYM_PH_PK_01_08, BP2016BW_ALLG_GYM_PH_PK_01_06
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(4)
die Schwingungs-Differentialgleichung eines Federpendels durch einen geeigneten Ansatz lösen (\(\ddot{s}(t)= - \frac{\displaystyle D}{\displaystyle m}\cdot s(t)\), \(T=2\cdot \pi \cdot \sqrt{\frac{\displaystyle m}{\displaystyle D}}\)) |
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(5)
die Schwingungs-Differentialgleichung eines Fadenpendels durch einen geeigneten Ansatz lösen (\(\ddot{s}(t)= - \frac{\displaystyle g}{\displaystyle l}\cdot s(t)\), \(T=2\cdot \pi \cdot \sqrt{\frac{\displaystyle l}{\displaystyle g}}\)) |
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BP2016BW_ALLG_GYM_M_IK_9-10_04_00_09
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(6)
die Schwingung in einem elektromagnetischen Schwingkreis erklären und die auftretenden Energieumwandlungen erläutern |
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BP2016BW_ALLG_GYM_PH_PK_02_04, BP2016BW_ALLG_GYM_PH_PK_02_03
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(7)
die Schwingungs-Differentialgleichung eines elektromagnetischen Schwingkreises durch einen geeigneten Ansatz lösen (\(\ddot{Q}(t)= - \frac{\displaystyle 1}{\displaystyle L\cdot C^{\vphantom{x}}}\cdot Q(t)\), \(T=2\cdot \pi \cdot \sqrt{L\cdot C}\)) |
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BP2016BW_ALLG_GYM_M_IK_9-10_04_00_09
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(8)
Gemeinsamkeiten und Unterschiede von mechanischen und elektromagnetischen Schwingungen erläutern (zum Beispiel anhand eines Federpendels und eines elektromagnetischen Schwingkreises) |
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BP2016BW_ALLG_GYM_PH_PK_01_10
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(9)
Überlagerungen von unabhängigen Schwingungen qualitativ beschreiben (zum Beispiel Verstärkung, Auslöschung, Schwebungen) |
