Einfach erklärt: Induktion und Federpendel für Kids

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Nico

8.2.2021

Physik

Induktion und Schwingungen (Leistungsfach)

Fächer

Physik

Elektromagnetismus

Elektromagnetische induktion und schwingungen

Induktion: magnetischer fluss und induktionsgesetz

Einfach erklärt: Induktion und Federpendel für Kids

A comprehensive guide to electromagnetic induction and oscillating systems in physics, covering key principles of induction law, ignition systems, and spring pendulums.

Key points:

Detailed explanation of Induktion Erklärung and electromagnetic principles
Analysis of automotive ignition systems including Batteriezündung Funktion
Comprehensive coverage of Federpendel Formel and harmonic oscillations
Mathematical treatment of spring constants and induced voltage calculations
Practical applications in automotive engineering and mechanical systems

8.2.2021

11 Physik 5-stündig
Aufgabe 1: Warm up!
a) Gib das Induktionsgesetz an.
b) Nenne die Lenzschen Regel
Aufgabe 2: Zündanlage Ottomotor
Klausur

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Aufgabe 2: Zündanlage eines Ottomotors

Diese Aufgabe befasst sich mit der Funktionsweise einer Zündanlage in einem Ottomotor. Die Schüler müssen das Prinzip der Zündanlage anhand einer Skizze erläutern.

Vocabulary: Zündspule - Ein Transformator in der Zündanlage, der die Batteriespannung auf die für die Zündung nötige hohe Spannung transformiert.

Example: In einer typischen Zündanlage wird der Primärstrom durch einen Unterbrecher gesteuert, der mit der Kurbelwelle synchronisiert ist. Beim Öffnen des Unterbrechers induziert der zusammenbrechende Magnetfluss eine Hochspannung in der Sekundärspule.

Die Aufgabe erfordert ein Verständnis dafür, warum zwei verschiedene Spulen verwendet werden und weshalb die Spule mit der größeren Windungszahl an die Zündkerze angeschlossen ist.

Highlight: Der parallel zum Unterbrecher geschaltete Kondensator dient dazu, den Öffnungsfunken am Unterbrecher zu unterdrücken, was für die Langlebigkeit des Systems wichtig ist.

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Aufgabe 3: Felder mit variablen Flussdichten

Vocabulary: Magnetische Flussdichte - Ein Maß für die Stärke eines Magnetfeldes, gemessen in Tesla $T$ .

Example: Eine quadratische Spule mit 100 Windungen und einer Seitenlänge von 0,20 m bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit von 0,10 m/s durch Bereiche mit Flussdichten von 0,80 T und 0,40 T.

Die Aufgabe erfordert die Anwendung des Induktionsgesetzes und ein Verständnis dafür, wie sich die induzierte Spannung bei der Bewegung der Spule durch Bereiche unterschiedlicher Flussdichte ändert.

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Aufgabe 4: Grundlagen der Schwingungen

In dieser Aufgabe sollen die Schüler ihr Verständnis von Schwingungen demonstrieren, indem sie zu einem gegebenen v-t-Diagramm die entsprechenden s-t- und a-t-Diagramme skizzieren.

Highlight: Die Beziehungen zwischen Ort $s$ , Geschwindigkeit $v$ und Beschleunigung $a$ bei harmonischen Schwingungen sind fundamental für das Verständnis von Schwingungsvorgängen.

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Aufgabe 5: Schwingung eines Federpendels

Diese umfangreiche Aufgabe behandelt die Schwingung eines Federpendels. Die Schüler müssen verschiedene Aspekte des Federpendels analysieren und berechnen.

Vocabulary: Federkonstante - Ein Maß für die Steifigkeit einer Feder, angegeben in N/m.

Example: Ein horizontales Federpendel mit zwei gleich harten Federn, jeweils mit einer Federhärte von 10 N/m, wird betrachtet.

Die Aufgabe umfasst:

Einzeichnen der Ruhelage
Aufstellen einer Kausalitätskette für den Schwingungsvorgang
Berechnung der Masse des Körpers für eine gegebene Schwingungsdauer
Berechnung der Kraft für eine bestimmte Auslenkung
Begründung der harmonischen Schwingung
Aufstellen der Schwingungsgleichungen s $t$ und v $t$
Angabe der beteiligten Energieformen und ihrer Formeln
Skizzieren verschiedener Diagramme $s-t, v-t, Energien$

Highlight: Die Bewegungsgleichung eines Federpendels lautet: F = -D * x, wobei D die Federkonstante und x die Auslenkung ist.

Definition: Die Schwingungsdauer eines Federpendels wird durch die Formel T = 2π * √ $m/D$ beschrieben, wobei m die Masse und D die Federkonstante ist.

Diese Aufgabe bietet eine umfassende Überprüfung des Verständnisses von Federpendeln und harmonischen Schwingungen.

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Page 5: Mathematical Formulas and Energy Considerations

This section covers the mathematical relationships governing spring pendulum motion, including the Schwingungsdauer Federpendel Formel.

Highlight: The period of oscillation depends on both mass and spring constant according to T = 2π√ $m/k$ .

Example: Calculations demonstrate how to determine the system's frequency and amplitude.

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Page 6: Energy Conservation in Oscillating Systems

The page focuses on energy conservation principles in oscillating systems, examining kinetic and potential energy transformations.

Definition: Total mechanical energy remains constant in an ideal spring system, alternating between kinetic and potential forms.

Vocabulary: Kinetic energy $Ekin$ - Energy of motion; Potential energy $Espann$ - Stored energy in the spring.

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Elektromagnetische induktion und schwingungen

Induktion: magnetischer fluss und induktionsgesetz

Physik

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8. Feb. 2021

•

7 Seiten

Einfach erklärt: Induktion und Federpendel für Kids

Nico

@nicob_927a3b

A comprehensive guide to electromagnetic induction and oscillating systems in physics, covering key principles of induction law, ignition systems, and spring pendulums.

Key points:

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Aufgabe 2: Zündanlage eines Ottomotors

Diese Aufgabe befasst sich mit der Funktionsweise einer Zündanlage in einem Ottomotor. Die Schüler müssen das Prinzip der Zündanlage anhand einer Skizze erläutern.

Vocabulary: Zündspule - Ein Transformator in der Zündanlage, der die Batteriespannung auf die für die Zündung nötige hohe Spannung transformiert.

Example: In einer typischen Zündanlage wird der Primärstrom durch einen Unterbrecher gesteuert, der mit der Kurbelwelle synchronisiert ist. Beim Öffnen des Unterbrechers induziert der zusammenbrechende Magnetfluss eine Hochspannung in der Sekundärspule.

Die Aufgabe erfordert ein Verständnis dafür, warum zwei verschiedene Spulen verwendet werden und weshalb die Spule mit der größeren Windungszahl an die Zündkerze angeschlossen ist.

Highlight: Der parallel zum Unterbrecher geschaltete Kondensator dient dazu, den Öffnungsfunken am Unterbrecher zu unterdrücken, was für die Langlebigkeit des Systems wichtig ist.

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Aufgabe 3: Felder mit variablen Flussdichten

Diese Aufgabe behandelt die Bewegung einer Spule durch Bereiche mit unterschiedlichen magnetischen Flussdichten. Die Schüler müssen das Zustandekommen der induzierten Spannung erklären und ein quantitatives t-U-Diagramm erstellen.

Vocabulary: Magnetische Flussdichte - Ein Maß für die Stärke eines Magnetfeldes, gemessen in Tesla $T$ .

Example: Eine quadratische Spule mit 100 Windungen und einer Seitenlänge von 0,20 m bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit von 0,10 m/s durch Bereiche mit Flussdichten von 0,80 T und 0,40 T.

Die Aufgabe erfordert die Anwendung des Induktionsgesetzes und ein Verständnis dafür, wie sich die induzierte Spannung bei der Bewegung der Spule durch Bereiche unterschiedlicher Flussdichte ändert.

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Aufgabe 4: Grundlagen der Schwingungen

In dieser Aufgabe sollen die Schüler ihr Verständnis von Schwingungen demonstrieren, indem sie zu einem gegebenen v-t-Diagramm die entsprechenden s-t- und a-t-Diagramme skizzieren.

Highlight: Die Beziehungen zwischen Ort $s$ , Geschwindigkeit $v$ und Beschleunigung $a$ bei harmonischen Schwingungen sind fundamental für das Verständnis von Schwingungsvorgängen.

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Aufgabe 5: Schwingung eines Federpendels

Diese umfangreiche Aufgabe behandelt die Schwingung eines Federpendels. Die Schüler müssen verschiedene Aspekte des Federpendels analysieren und berechnen.

Vocabulary: Federkonstante - Ein Maß für die Steifigkeit einer Feder, angegeben in N/m.

Example: Ein horizontales Federpendel mit zwei gleich harten Federn, jeweils mit einer Federhärte von 10 N/m, wird betrachtet.

Die Aufgabe umfasst:

Einzeichnen der Ruhelage

Aufstellen einer Kausalitätskette für den Schwingungsvorgang

Berechnung der Masse des Körpers für eine gegebene Schwingungsdauer

Berechnung der Kraft für eine bestimmte Auslenkung

Begründung der harmonischen Schwingung

Aufstellen der Schwingungsgleichungen s $t$ und v $t$

Angabe der beteiligten Energieformen und ihrer Formeln

Skizzieren verschiedener Diagramme $s-t, v-t, Energien$

Highlight: Die Bewegungsgleichung eines Federpendels lautet: F = -D * x, wobei D die Federkonstante und x die Auslenkung ist.

Definition: Die Schwingungsdauer eines Federpendels wird durch die Formel T = 2π * √ $m/D$ beschrieben, wobei m die Masse und D die Federkonstante ist.

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Aufgabe 1: Grundlagen der Induktion

Diese Aufgabe dient als Einstieg in das Thema Induktion. Die Schüler sollen das Induktionsgesetz und die Lenzsche Regel wiedergeben. Diese Konzepte sind fundamental für das Verständnis elektromagnetischer Phänomene.

Definition: Das Induktionsgesetz beschreibt, wie eine Änderung des magnetischen Flusses eine elektrische Spannung in einem Leiter induziert.

Highlight: Die Lenzsche Regel ist ein wichtiges Prinzip, das die Richtung des induzierten Stroms in Bezug auf das erzeugende Magnetfeld bestimmt.

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Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

Stefan S

iOS user

Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

Samantha Klich

Android user

Wow ich bin wirklich komplett baff. Habe die App nur mal so ausprobiert, weil ich es schon oft in der Werbung gesehen habe und war absolut geschockt. Diese App ist DIE HILFE, die man sich für die Schule wünscht und vor allem werden so viele Sachen angeboten, wie z.B. Ausarbeitungen und Merkblätter, welche mir persönlich SEHR weitergeholfen haben.

Anna

iOS user

Ich finde Knowunity so grandios. Ich lerne wirklich für alles damit. Es gibt so viele verschiedene Lernzettel, die sehr gut erklärt sind!

Jana V

iOS user

Ich liebe diese App sie hilft mir vor jeder Arbeit kann Aufgaben kontrollieren sowie lösen und ist wirklich vielfältig verwendbar. Man kann mit diesem Fuchs auch normal reden so wie Probleme im echten Leben besprechen und er hilft einem. Wirklich sehr gut diese App kann ich nur weiter empfehlen, gerade für Menschen die etwas länger brauchen etwas zu verstehen!

Lena M

Android user

Ich finde Knowunity ist eine super App. Für die Schule ist sie ideal , wegen den Lernzetteln, Quizen und dem AI. Das gute an AI ist , dass er nicht direkt nur die Lösung ausspuckt sondern einen Weg zeigt wie man darauf kommt. Manchmal gibt er einem auch nur einen Tipp damit man selbst darauf kommt . Mir hilft Knowunity persönlich sehr viel und ich kann sie nur weiterempfehlen ☺️

Timo S

iOS user

Die App ist einfach super! Ich muss nur in die Suchleiste mein Thema eintragen und ich checke es sehr schnell. Ich muss nicht mehr 10 YouTube Videos gucken, um etwas zu verstehen und somit spare ich mir meine Zeit. Einfach zu empfehlen!!

Sudenaz Ocak

Android user

Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

Android user

Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼

Julia S

Android user

Also die App hat mir echt in super vielen Fächern geholfen! Ich hatte in der Mathe Arbeit davor eine 3+ und habe nur durch den School GPT und die Lernzettek auf der App eine 1-3 in Mathe geschafft…Ich bin Mega glücklich darüber also ja wircklich eine super App zum lernen und es spart sehr viel Heit dass man mehr Freizeit hat!

Marcus B

iOS user

Mit dieser App hab ich bessere Noten bekommen. Bessere Lernzettel gekriegt. Ich habe die App benutzt, als ich die Fächer nicht ganz verstanden habe,diese App ist ein würcklich GameChanger für die Schule, Hausaufgaben

Sarah L

Android user

Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

iOS user

Stefan S

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Samantha Klich

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Anna

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Ich finde Knowunity so grandios. Ich lerne wirklich für alles damit. Es gibt so viele verschiedene Lernzettel, die sehr gut erklärt sind!

Jana V

iOS user

Lena M

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Timo S

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Sudenaz Ocak

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Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

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Julia S

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Marcus B

iOS user

Sarah L

Android user

Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

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Aufgabe 2: Zündanlage eines Ottomotors

Aufgabe 3: Felder mit variablen Flussdichten

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Aufgabe 5: Schwingung eines Federpendels

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4.9+

21 M

#1

950 K+

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Ich liebe diese App so sehr, ich benutze sie auch täglich. Ich empfehle Knowunity jedem!! Ich bin damit von einer 4 auf eine 1 gekommen :D

Die App ist sehr einfach und gut gestaltet. Bis jetzt habe ich immer alles gefunden, was ich gesucht habe :D

Ich liebe diese App ❤️, ich benutze sie eigentlich immer, wenn ich lerne.

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