Lehrplan Fachoberschule Angewandte Physik

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Lernbereich 3: Schwingungen und Wellen 20 Ustd.

Anwenden der Merkmale harmonischer mechanischer Schwingungen	Veranschaulichung an Beispielen ⇒ Methodenbewusstsein: rechnerische und grafische Beschreibung ➔ OS, PH, Kl. 9, LB 4
schwingende Masse und Rückstellkraft	LDE: Vergleich unterschiedlicher Oszillatoren
Elongation, Amplitude, Frequenz, Schwingungsdauer	Verbindung zu Bewegungsarten Translation und Kreisbewegung ➔ LB 1
lineares Kraftgesetz $\vec{F} = - D \cdot \vec{y}$	Richtgröße D für unterschiedliche Systeme
Bewegungsgesetze $y (t) = y_{m a x} \cdot \sin (ω \cdot t + φ_{0})$ $v (t) = y_{m a x} \cdot ω \cdot \cos (ω \cdot t + φ_{0})$ $a (t) = - y_{m a x} \cdot ω^{2} \cdot \sin (ω \cdot t + φ_{0})$ Beschränken auf $φ_{0} = 0 und φ_{0} = \pm \frac{π}{2}$	Diagrammerstellung mit Tabellenkalkulationssoftware $v (t) = \frac{d y}{d t}; a (t) = \frac{d^{2} y}{d t^{2}}$
Federschwinger $T = 2 \cdot π \cdot \sqrt{\frac{m}{D}}$	dynamische Bestimmung von Periodendauer oder Federkonstante mit digitalen Endgeräten ⇒ informatische Bildung: Auswertung von Experimenten mit GTR ohne CAS bzw. Tabellenkalkulation
mathematisches Pendel $T = 2 \cdot π \cdot \sqrt{\frac{l}{g}}$	Gültigkeitsbedingungen
Energieumwandlungen bei ungedämpften Schwingungen
Dämpfung	Fallunterscheidung: Dämpfungsarten
Resonanz, Resonanzbedingung $f_{E} = f_{0}$	Bautechnik, Entkopplung interaktive Simulation Phasenverschiebung $φ = \frac{π}{2}$ Bedeutung des Feder-Masse-Systems für die Technik
SE	Bestimmung von g mit einem Pendel Periodendauer Federschwinger, Fadenpendel
Übertragen der Kenntnisse auf mechanische Wellen	Schall-, Seil-, Erdbebenwellen Bautechnik ➔ OS, PH, Kl. 10, LB 2
Longitudinal-, Transversalwellen
Wellenlänge, Frequenz	y(t)- und y(x)- Diagramm
Ausbreitungsgeschwindigkeit $c = λ \cdot f$	⇒ Lernkompetenz: Analogiebetrachtung zur Optik
Einblick gewinnen in akustische Sachverhalte	Erkundungsaufgabe: Musikinstrumente Bestimmen der Schallgeschwindigkeit mit digitalen Endgeräten
Tonhöhe und Lautstärke	⇒ Bildung für nachhaltige Entwicklung: Lärmschutz, Auswirkungen auf Organismus ⇒ Reflexions- und Diskursfähigkeit: Möglichkeiten der politischen Entscheidungsgremien, Abwägung wirtschaftlicher, gesamtgesellschaftlicher und individueller Interessen
Reflexion und Interferenz
Anwenden der Kenntnisse über das Verhalten der Bauelemente R, L, C und deren Schaltungen im Wechselstromkreis	⇒ Werteorientierung: exaktes Arbeiten
Kennwerte sinusförmiger Wechselspannung	f, U_eff, I_eff
frequenzabhängige Widerstände $X_{L} = ω \cdot L; X_{C} = \frac{1}{ω \cdot C}$	X(f)-Diagramme
Reihenschaltung von R, L und C	LDE: Bestimmung von L
Zeigerdiagramme und Phasenverschiebung	Beispiel: Frequenzfilter Wirkleistung und Scheinleistung
$Z^{2} = R^{2} + {(X_{L} - X_{C})}^{2}$
Schwingkreis	⇒ informatische Bildung: interaktive Simulation zur Visualisierung
$f = \frac{1}{2 \cdot π \cdot \sqrt{L \cdot C}}$	Resonanz SE: Reihenschwingkreis
Sich positionieren zur Bedeutung ausgewählter Bereiche des elektromagnetischen Spektrums	Pro-Kontra-Diskussion: biologische Wechselwirkungen und Strahlenschutz, gesetzliche Bestimmungen zu elektromagnetischer Verträglichkeit ⇒ Verantwortungsbereitschaft: Chancen und Risiken der Nutzung in Technik und Medizin ⇒ Bildung für nachhaltige Entwicklung: elektromagnetische Verträglichkeit ➔ ETH, Kl. 11 und 12, LB 3 ➔ ETH, Kl. 11 und 12, LBW 7 ➔ RE/e, Kl. 11 und 12, LB 3 ➔ RE/k, Kl. 11 und 12, LB 3
Erzeugung elektromagnetischer Wellen am offenen Schwingkreis	Sender, Übertragungsstrecke, Empfänger
Informationsübertragung mithilfe elektromagnetischer Wellen	Modulationsarten

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