Big Bang Physik 6, Schulbuch

Kompetenzcheck  115 Kompetenzcheck Wellenlänge und -geschwindigkeit Um welchen Faktor ist die Lichtgeschwindigkeit größer als die Schallgeschwindigkeit in Luft? Rechne für Schallgeschwindigkeiten zwischen 260 und 400m/s. Tritt bei Schallwellen Dispersion auf? Überlege dazu, wie du laute Musik aus der Ferne hörst! Überlagerung von Wellen Eine gezupfte Saite klingt viel härter als eine gestrichene. Welchen Grund könnte das haben? Hilf dir mit den Infoboxen Fourier-Synthese (S. 43) und Schwingung – Welle (S. 52). Stehende Wellen Welche Reiter werden springen, wenn du die Saite so wie in Abb. 2 bei C berührst und bei B anzupfst? Orgeln haben heutzutage im Extremfall einen Tonumfang von C 2 (16,35Hz) bis c 6 (8372Hz). Welcher Pfeifenlänge würde das entsprechen? 20 Wellengrundlagen 2 Die Prinzipien von Huygens und Fermat Reflexion Du denkst dir vielleicht, das ist eine blöde Frage, aber kann man Spiegel eigentlich sehen? Ein Physikprofessor betrachtet betrübt mit Hilfe eines Handspiegels in einem Garderobenspiegel seine sich langsam aber sicher lichtende Stelle am Hinterkopf. In welcher Entfernung sieht er diese (Abb. 3)? Brechung Eine Luftblase befindet sich unter Wasser und du beleuchtest sie mit einer Taschenlampe. Wie werden die vorher parallelen Lichtstrahlen nach der Luftblase weiterlaufen: Konvergierend, divergierend oder parallel? Warum sieht man durch eine Taucherbrille unter Wasser alles größer? Versuche dazu, den Strahlengang beim Übergang vom Wasser durch die Luft zum Auge aufzuzeichnen. Beugung Versuche qualitativ folgende Fragen zu begründen: Warum kannst du jemanden im Nebenraum sprechen hören, auch wenn du ihn nicht siehst? Warum kannst du dich selbst sprechen hören? Warum kannst du Geräusche auch mit abgewandtem Ohr hören? Welche Eigenschaft der Schallwellen ist dafür verantwortlich? Warum klingt die eigene Stimme so seltsam, wenn man sie in einer Aufzeichnung hört? Die Antwort wird dir vielleicht nicht gefallen! Doppler-Effekt Dein Raumschiff wird von einem Meteor verfolgt. Wie verändern sich dessen Relativgeschwindigkeit und Energie, wenn du das Raumschiff beschleunigst? Dein Raumschiff wird von einem Photon verfolgt. Wie ist es nun in diesem Fall? A4 W2  A5 S2  A6 S2  Abb. 2 A7 E1  A8 W1  A1 S2  A2 S2  Abb. 3: zu A2 Abb. 4 A3 W1  A4 W2  A5 W1  A6 E2  A7 W2  21 Sprache und Gehör Stimme und Stimmbänder Was passiert bei Heiserkeit? Welchen Einfluss hat diese auf die Erzeugung hoher Frequenzen? Welche Vokale werden bei Heiserkeit als erste bei der Aussprache beeinflusst? Schallausbreitung und Schallwahrnehmung Denk mal darüber nach, wieso du in der Lage bist, die Richtung eines Geräusches zu lokalisieren! Warum klingen offene und geschlossene Orgelpfeifen ziemlich unterschiedlich, auch wenn sie genau dieselbe Tonhöhe erzeugen? Sieh dir dazu Abb. 19.30, S. 55 an. Bei Handy und Funk werden in der Praxis meistens Frequenzen bis 4,5kHz übertragen. Warum kann man deshalb alle Vokale, aber nicht die Konsonanten gut unterscheiden (vor allem Zischlaute wie „s“ oder „f“)? Kompetenzbereich Elektrizitätslehre / Elektrische Energie 22 Grundlagen der Elektrizität 1 Ladung und elektrische Kraft Warum stehen dem Mädchen in Abb. 5 die Haare zu Berge? Welche zwei Effekte sind daran beteiligt? Kann man sagen, welche Ladung die Haare haben? Die Elektronenaffinität ist ein Maß dafür, wie stark ein neutrales Atom oder Molekül ein zusätzliches Elektron binden kann. Welcher Zusammenhang besteht zwischen der reibungselektrischen Reihe (Abb. 22.5, S. 71) und der Elektronenaffinität? Das Coulomb-Gesetz Was versteht man unter einem Feld? Wie kann man ein Kraftfeld grafisch darstellen? Welche Gemeinsamkeiten bestehen zwischen dem elektrischen Feld und dem Gravitationsfeld? Würde sich die Welt sehr ändern, wenn es die elektrische Kraft nicht gäbe? Was wird von dieser Kraft und durch sie beeinflusst? Influenz und Polarisation Mit einem geriebenen Kunststoff-Löffel kannst du sowohl einen dünnen Wasserstrahl ablenken als auch Papierschnipsel anziehen. Es gibt dabei eine Gemeinsamkeit, aber auch einen großen Unterschied. Welche sind das? Elektrische Spannung Begründe mit Hilfe von Abb. 6, warum keine Energie notwendig ist, um die kleinere Ladung kreisförmig um die große Zentralladung herumzuschieben. a) Was versteht man unter einem Elektron- volt? b) Welche Spannung herrscht zwischen dem Proton und dem Elektron in einem Wasserstoffatom? c) Wie groß ist die Feldstärke in V/m zwischen dem Proton und dem Elektron in einem Wasserstoffatom? Nimm den Abstand des Elektrons zum Proton mit 10 10  m an. d) Die elektrische Feldstärke zwischen einer Gewitterwolke und dem Boden beträgt etwa 100.000 V/m. Vergleiche diese Feldstärke mit der zwischen Elektron und Proton im Wasserstoffatom. A1 W1  A2 W2  A3 W2  A4 S1  Abb. 5 A1 S2  A2 E2  A3 W1  A4 S1  A5 E2  Abb. 6 A6 S1  A7 W2  Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv