Physik 10
Table of Contents
- Elektromagnetismus
- Simulation der Induktion in einer Leitschleife im Dipolfeld
- Generator - Simulation
- Impulserhaltung
- Wiederholung: Kräfte
- Herleitung der Impulserhaltung
- Billiard
- Bewegungsanalyse
- Erstellen eines t-v-Diagramms
- Radioaktivität
- Würfelsimulation zum radioaktiven Zerfall
- Darüber hinaus
- Fourieranalyse graphisch
Simulation der Induktion in einer Leitschleife im Dipolfeld
Wiederholung: Kräfte
Was ist eine Kraft und für was braucht man dieses Konzept in der Physik.
Kräfte benutzen Physik, um Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Körper zu beschreiben. [br][br]Wie erkenne ich, ob auf einen Körper eine Kraft wirkt?
Wie bewegt sich ein Körper, wenn keine Kraft auf ihn wirkt?
Gemäß Newton lässt sich der Zusammenhang von Kraft, Masse und Beschleunigung beschreiben durch ...
Damit hast du die Grundlagen wiederholt. Dann wenden wir das Ganze doch mal bei einer Runde "Happy Birds" an.
Welche Antwort ist korrekt?
Welche Kraft wirkt auf den Vogel während des Flugs?
Welche Kraft wirkt auf die Kiste?
Erstellen eines t-v-Diagramms
Oben ist das t-x-Diagramm einer Bewegung dargestellt. [br][br]Verschiebe die Punkte im unteren Diagramm, sodass das zugehörige t-v-Diagramm entsteht. [br] Die benötigten Geschwindigkeiten müssen gegebenenfalls berechnet werden.
Würfelsimulation zum radioaktiven Zerfall
Wir würfeln mit 1000 Würfeln gleichzeitig. Anschließend werden alle geworfenen 1er aussortiert und es wird mit den verbleibenden Würfeln erneut gewürfelt. Das wiederholen wir immer wieder. [br][br]Die Balken stellen die übrig gebliebenen Würfel dar. [br][br]Mach dich kurz mit der Simulation vertraut und bearbeite dann die Aufgaben darunter.
a) Beschreibe, wie sich die Höhe der Balken verändert. [br]b) Erkläre warum der Graph immer flacher wird. [br]c) Benenne den Funktionstyp, mit dem sich der Verlauf beschreiben lässt.
Gib in der Simulation eine Funktion ein, die den Verlauf beschreibt. Notiere hier den Funktionsterm. [br][br]
Verändere nun die Anzahl der Würfel. Erstelle dann zuerst eine Funktion, die den Verlauf vorhersagen soll und würfle anschließend, um deine Funktion zu überprüfen.
Gib die Bedeutung der gestrichelten Linien an.
Bei Sechs Würfelseiten kann man den Verlauf mit der Funktion [math]f[/math] mit [math]f\left(x\right)=1000\cdot\left(\frac{1}{2}\right)^{\frac{x}{3,8}}[/math] beschreiben. Welche Bedeutung hat der Wert 3,8 hier? [br]Überprüfe deine Vermutung, indem du versuchst Funktionsterme für andere Anzahlen von Würfelseiten zu finden.
Fourieranalyse graphisch
Ziel der Fouriertransformation bzw. einer Fourieranalyse ist es, herauszufinden, welche Sinusfunktionen überlagert werden. Genauer gesagt, wird nach den verschiedenen Parametern b gesucht (Es kann auch noch deutlich mehr damit herausgefunden werden). [br][br]Im folgenden Applet findest du eine graphische Darstellung der Fouriertransformation [br]Untersuche das Applet nun mit den folgenden Fragestellungen: [br]1. Im ersten Diagramm ist eine Sinusfunktion (unbekannter Parameter b) dargestellt. Was passiert, wenn du den linken Schieberegler veränderst? [br]2. Was passiert wenn du den zweiten Schieberegler veränderst (es ist übersichtlicher, wenn du den linken Schieberegler wieder auf 0 stellst). [br]3. Klicke auf Demo, das verdeutlicht, was mit Umdrehungen pro Sekunde gemeint ist. [br]4. Variiere nun den zweiten Schieberegler und suche nach Auffälligkeiten. [br]5. Klicke nun Schwerpunkt an: Was bedeutet der rote Punkt im linken Diagramm. [br]6. Verändere nun wieder den rechten Schieberegler und betrachte das entstehende Diagramm rechts unten. Was kannst du daraus ablesen?
Die eigentliche Fouriertransformation wird natürlich nicht graphisch gemacht, sondern rechnerisch. Die Formel dafür ist leider etwas komplizierte und erfordert noch viiiiiel mehr Hintergrundwissen, im Prinzip passiert hier aber genau das gleiche wie graphisch: [br]([img]https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/a5dcde8694af884309e77803facff81e35836c72[/img][math]\left(y\right)[/math])= [math]\frac{1}{\sqrt{2\pi}}\int_{\mathbb{R}}f\left(x\right)e^{-iyx}dx[/math][br]Der Graph dieser Funktion entspricht dem roten Graph rechts unten, f(x) entspricht dem ursprünglichen Graphen oben.[br]