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Klimakoffer LMU

https://klimawandel-schule.de/de/der-lmu-klimakoffer

Forderung:

https://bayerische-sparkassenstiftung.de/Projekte/Klimakoffer

https://im-auftrag-der-gesellschaft.de/umwelt/oekosysteme-und-landnutzung/

Klimaschule

https://www.klimaschule.bayern.de/

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Der LMU-Klimakoffer ist innerhalb von 4 Wochen lieferbar.

Arbeitsanweisungen zu den Experimenten stehen im Kapitel 7 des Handbuch Klimawandel kostenlos zum Download bereit. Bitte beachten Sie, dass wir diese Beschreibungen nicht als fertige Kopiervorlagen bzw. Arbeitsblätter verstehen! Zur Anpassung an die individuelle Unterrichtssituation stellen wir bei den Materialien zu den einzelnen Aktivitäten (s.u.) editierbare Versionen der Beschreibungen zur Verfügung.

Einen Fundus verschiedener Materialien, passend zu den Aktivitäten des Klimakoffers, stellen wir Ihnen mit unserem Unterrichtsmodulen zur Verfügung.

Materialien zu den einzelnen Aktivitäten:

Alle Hintergrundtexte zu den Aktivitäten (auszudrucken auf A3) gesammelt zum Download.

Die Vorlagen zum Ausschneiden finden Sie hier: Teil 1 PDF / PPT - Teil 2: PDF / PPT.

Den LMU-Klimakoffer können wir ohne Wärmebildkamera für 319€ inkl. Versand anbieten. Mit diesem Betrag bestellt die Caritas-Werkstatt Dachau, welche die Produktion leitet, die Einzelteile sowie das notwendige Material und deckt die Kosten für Produktion, Lagerung und Vertrieb.
Die LMU erzielt mit dem LMU-Klimakoffer keinen Gewinn!
Wärmebildkameras des Herstellers FLIR können wir über die Firma TOPA bietet zu sehr preiswerten Konditionen (ab 225,70€) anbieten. Je nach Bedarf stehen vier verschiedene Ausführungen zur Verfügung.

Direkt zur Bestellwebsite für LMU-Klimakoffer und Wärmebildkamera gelangen Sie hier.

Für das Experimentieren von Kleingruppen (max. 4 SuS) im Unterricht empfehlen wir den Einsatz von fünf LMU-Klimakoffer und mind. einer Wärmebildkamera.

Bei weniger vorhanden Koffer empfiehlt es sich die Gruppen ebenfalls klein zu lassen, um jedem das Experimentieren aller SuS zu ermöglichen. Zusätzlich empfiehlt es sich entweder weitere thematisch passende Experimente aufzubauen und/oder (eigene) Vor- und Nachbereitende Fragestellungen zum Unterricht passend zu stellen. So ermöglicht eine Rotation auch mit wenig Materialeinsatz das Experimentieren alles SuS.

Um Ihnen neues und weiterführendes Material zur Verfügung zu stellen, updaten wir die Materialien unter dem Reiter Unterrichtsmodule regelmäßig.

Um alle Experimente gleichzeitig aufbauen zu können (Lernzirkel), wird ein LMU-Klimakoffer und ein Ergänzungskoffer benötigt.

Um schnell auf die benötigten Unterlagen für die Unterrichtsvorbereitung zugreifen zu können, haben wir für Sie Ihr eine QR Code Liste vorbereitet ( editierbares Word/ pdf).

Das Ziel unseres Bildungsprogrammes ist es, Schülerinnen und Schüler über ein Verständnis der Hintergründe des Klimawandels zum Handeln zu bewegen - und nicht LMU-Klimakoffer zu verkaufen!

Daher stellen wir den LMU-Klimakoffer zum Nachbau unter der Creative Commons Lizenz: CC BY-NC-SA 4.0 zur Verfügung. Der Produktionsplan, mit allen zum Nachbau notwendigen Infos, wird bald aktualisiert. Die bisherige Version stellen wir hier zur Verfügung.

Die Anleitung für den Ergänzungskoffer finden sie hier.

Wir freuen uns auf Ihre Nachricht bei Fragen oder Sie den LMU-Klimakoffer erfolgreich nachgebaut haben!

Wir halten die Arbeit mit der Wärmebildkamera für einen wertvollen didaktischen Baustein zum Verständnis des Treibhauseffekts - Zehneinhalb der zwölf Aktivitäten aus dem LMU-Klimakoffer können allerdings ohne sie durchgeführt werden.

Notwendig ist eine Wärmebildkamera für Aktivität 3 "Die Erde, ein strahlender Planet" sowie für Teil II von Aktivität 5 "Die Wirkung von Treibhausgasen". Das Zusatzexperiment in Teil I von Aktivität 5 ("Transmission von Wärmestrahlung") kann auch mit einem günstigen Infrarot-Thermometer durchgeführt werden.

Falls Sie unser Projekt unterstützen wollen, freuen wir uns sehr über Ihre Spende!

Haben Sie Fragen zum Bestellvorgang oder sollten Teile des Klimakoffers beim Versand oder bei der Arbeit mit Schülerinnen und Schülern beschädigt worden sein, wenden Sie sich bitte direkt an die Caritas-Werkstatt.

Bei Problemen mit einer über uns bestellten Wärmebildkamera, wenden Sie sich bitte an klimakoffer@topa.de.

Bei allen sonstigen Anliegen zu unserem Bildungsprogramm Klimawandel:verstehen und handeln kontaktieren Sie uns bitte über unser Kontaktformular unten oder per Mail über kontakt@klimawandel-schule.de.

Der LMU-Klimakoffer ist mit der Creative Commons Lizenz ( CC BY-NC-SA 4.0) lizenziert. Daher ist bei jeglicher Verwendung und Nennung des LMU-Klimakoffer folgende Formulierungen zu nutzen: "LMU-Klimakoffer" oder "Klimakoffer der Ludwig-Maximilians-Universität".

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Der LMU-Klimakoffer ist innerhalb von 4 Wochen lieferbar. Arbeitsanweisungen zu den Experimenten stehen im Kapitel 7 des Handbuch Klimawandel kostenlos zum Download bereit. Bitte beachten Sie, dass wir diese Beschreibungen nicht als fertige Kopiervorlagen bzw. Arbeitsblätter verstehen! Zur Anpassung an die individuelle Unterrichtssituation stellen wir bei den Materialien zu den einzelnen Aktivitäten (s.u.)

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https://youtu.be/3ohjOltaO6Y?feature=shared

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https://www.ipp.mpg.de/handyspektrometer

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Das Handyspektrometer zerlegt Licht in seine Farbanteile, d.h. in seine einzelnen Wellenlängen. Als Detektor fungiert dabei die Handykamera. Was ist ein Spektrometer? Ein Spektrometer ist ein Messgerät, das - je nach Bauart - Strahlung vom infraroten über sichtbares Licht bis hin zu Ultraviolett- und Röntgenstrahlung in ihre Farbanteile, d.h.

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https://youtu.be/hl9fCfwa33c?si=7sKq2sgfgaXyTTj1

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Oppenheimer: Das verschweigt der Film! | Harald Lesch | Terra X Lesch & Co

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Magnetfelder und Musik

Der Theremin

Carolina Eyck

Somewhere Over the Rainbow on the Theremin

https://youtu.be/gBZGoYexn3I

Charlotte Dubois

Open Theremin

https://youtu.be/TpvmbRng6Jk

Theremin selber bauen

Open Theremin bauen

Arduino Bausatz

Verstärker

Oszilloskop, um die Funktionsweise des Theremins zu visualisieren.

https://youtu.be/GZqsmwKnj3s

How to build an Arduino Theremin

https://www.youtube.com/watch?v=IEoOSjzHYhE

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Somewhere Over the Rainbow on the Theremin | Carolina Eyck

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Musik mit der Theremin: Akustik und Elektromagnetismus 

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Musik mit der Theremin: Akustik und Elektromagnetismus 

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Katica Illényi & Győr Philharmonic Orchestra

Ennio Morricone: Once Upon a Time in the West

Conducted by István Silló

4 January 2014, Palace of Arts, B. Bartók National Concert Hall

http://www.katicaillenyi.com

https://www.youtube.com/watch?v=lY7sXKGZl2w

Charlotte Dubois

Composition, Theremin, looper, piano

"Ephemeroptera" Live

https://www.youtube.com/watch?v=7V9pRMPtFrU

https://www.youtube.com/watch?v=TpvmbRng6Jk

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KATICA ILLÉNYI - Once Upon a Time in the West  - Theremin

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Das Universum sollte EINFACH sein!

Agora - Die Säulen des Himmels

Trailer: https://youtu.be/IBVW6ekcF48

Film: https://youtu.be/uxbBaZCra8k

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√

https://youtu.be/IBVW6ekcF48

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https://www.ardalpha.de/wissen/weltall/astronomie/sterngucker/koordinatensysteme-sternenhimmel-astronomie-geozentrisch-aequatorial-ekliptikal-azimut-100.html

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Wenn ihr zum Sternebeobachten spezielle Foren, Apps oder Programme nutzt, dann stolpert ihr vielleicht auch mal über Positionsangaben nach dem Azimutsystem oder mit Stundenwinkel. Was damit gemeint ist, erfahrt ihr hier.

Stand: 17.10.2022 | Archiv

Das System, das ihr auf den letzten Seiten kennengelernt habt, ist das so genannte "geozentrisch-äquatoriale System": Es nimmt die Erde als Ausgangspunkt und den Äquator als Bezugsebene, Nulllinie. Jedes Himmelsobjekt wird jetzt in Beziehung zu Erde und Himmelsäquator beschrieben.

Geozentrisch-äquatoriales System

Man bezeichnet es außerdem auch als bewegliches Äquatorsystem, da die Rektaszension eines Objekts im Verhältnis zum Beobachter ständig in Bewegung ist - der Stern wandert westwärts. Gemessen wird hier immer der Winkel α zum Frühlingspunkt. So hat Sirius, hellster Stern im Sternbild Großer Hund, die Deklination δ=-16°43'22'' (südlich des Himmelsäquators) und die Rektaszension α=6h45m22s (ca. 101 Grad östlich vom Frühlingspunkt).

Beim festen Äquatorwinkelsystem dagegen beschreibt man den Stundenwinkel τ, ausgehend von dem Punkt, an dem der fixe Meridian sich mit dem Himmelsäquator schneidet. Dieser Punkt ist für jeden Beobachterstandpunkt genau im Süden. Ein Stern erreicht einen bestimmten Stundenwinkel τ genau zu einem festen Zeitpunkt. Der Stundenwinkel wird vom Süden her westwärts gezählt. Sirius steht etwa am 1. März um 21.20 Uhr genau auf 0h, eine Stunde später aber schon auf 1h.

Auch das Azimut-/Horizontalsystem geht vom Beobachterstandpunkt aus. Der Grundkreis ist hier nicht der Himmelsäquator, sondern der Horizont, von dem aus ein Objekt zu einem bestimmten Zeitpunkt eine Höhe h einnimmt. Alternativ kann man auch den Abstand vom Zenit beschreiben, die Zenitdistanz z. Die zweite Koordinate heißt Azimut A und wird vom Süden in westlicher Richtung in Graden gemessen. Sirius steht etwa am 1. März um 21.20 Uhr genau im Süden, sein Azimut ist jetzt A=0°. Damit hat er auch seinen höchsten Punkt über dem Horizont, die Höhe h=25°7'. Eine Stunde später ist er um rund 15 Grad weiter gewandert (A=15°47') und etwas tiefer gesunken (h=23°47').

Daneben gibt es noch das ekliptikale System, mit der Planetenebene ( Ekliptik) als Grundkreis. Hier bilden die ekliptikale Länge und ekliptikale Breite die beiden astronomischen Koordinaten. Das ekliptikale System findet hauptsächlich Anwendung, um Objekte unseres Sonnensystems, Planeten oder Kometen, zu beschreiben. Dabei ist die ekliptikale Breite β der Winkel, den ein Planet von der Erde aus gesehen ober- oder unterhalb der Ekliptik steht - meist ein sehr geringer Winkel. Die ekliptikale Länge λ misst den Winkel zum Frühlingspunkt, der ja auch auf der Ekliptik liegt.

Ein Objekt prägt fast jede Nacht den Sternenhimmel, obwohl er gar nicht zu den Sternen gehört: Der Mond ist - neben der Sonne - das scheinbar größte und hellste Himmelsobjekt. Doch er bewegt sich ganz anders als die Sterne, denn der Mond dreht sich als einziges Objekt wirklich um die Erde.

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Verschiedene Koordinatensysteme: Äquatorial-, Azimut- & ekliptikales System | BR.de

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Wenn ihr zum Sternebeobachten spezielle Foren, Apps oder Programme nutzt, dann stolpert ihr vielleicht auch mal über Positionsangaben nach dem Azimutsystem oder mit Stundenwinkel. Was damit gemeint ist, erfahrt ihr hier.

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Interessanten Videos zu:

1. Ordnung und Chaos

https://www.youtube.com/watch?v=s9xH2H1yGzQ

2. Kernspaltung, Kernfusion

https://www.youtube.com/watch?v=quaqEJU7ANc

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physik wissenschaft kurz zeichnung zeichnungen theorie "albert einstein" "100 sekunden" einfach simpel leicht phänomen technologie philosophie

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100SekundenPhysik ist Wissenschaft in einfacher, knapper und unterhaltsamer Form. „So einfach wie möglich. Aber nicht einfacher." - Albert Einstein „Die Wissenschaft fängt eigentlich erst da an interessant zu werden, wo sie aufhört."

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https://www.deutschlandfunk.de/das-gespenst-der-ordnung-100.html

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Gäbe es keine Ordnungssysteme, um das Chaos zu bändigen - wären wir Menschen dann einfach ein Haufen von Individuen, unfähig einen sozialen Verband zu bilden?

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Einfache Stromkreise

Elektrizität und Ladung
Elektrostatik: Körper lassen sich elektrisch positiv oder negativ aufladen. Ungleichnamig geladene Körper ziehen sich an, gleichnamig geladene Körper stoßen sich ab. Die Ladung kann mit einem Elektroskop gemessen werden.

Atome und Elektronen: Alle Körper bestehen aus Atomen. Atome besitzen einen positiv geladenen Atomkern und eine negativ geladene Atomhülle. Sie sind nach außen neutral. Die positiv geladenen Teilchen im Kern heißen Protonen, die negativ geladenen Teilchen in der Hülle nennt man Elektronen.

Ladung: Körper mit einem Elektronenüberschuss sind negativ geladen. Positiv geladene Körper haben einen Elektronenmangel.

Elektrischer Strom: Der elektrische Strom ist die gerichtete Bewegung von Ladung.

Wirkungen des elektrischen Stroms:
Elektrischen Strom erkennt man nur an seinen Wirkungen. Er erzeugt Wärme und Licht und wirkt
magnetisch. Je größer die Stärke des Stroms ist,
desto stärker ist auch seine Wirkung.

Video BR-Alpha

Stromkreiselemente

Vom Stromkreis zum Schaltplan

Leiter und Nichtleiter

Einfache Stromkreise

Atomare Vorstellungen der Elektrizität

Stromkreismodelle

Stromwirkungen

Wirkungen des elektrischen Stroms

Wärmewirkung des elektrischen Stroms

Leuchtwirkung des elektrischen Stroms

Magnetische Wirkung des elektrischen Stroms

Chemische Wirkung des elektrischen Stroms

Elektrische Grundgrößen

Elektrische Größen

Ladung und Strom - Einführung

Elektrische Stromstärke

Elektrische Ladung

Elektrische Spannung

Elektrische Spannung und Energie

Leifi PHYSIK - https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/elektrische-grundgroessen/grundwissen/elektrische-spannung

Widerstand & spez. Widerstand

Widerstand

OHMsches Gesetz

Gefahr durch Strom und Körperwiderstand

Spezifischer Widerstand

Innenwiderstand von Quellen

Aufgaben - Elektrizitätslehre:

1. AB - Elektrischer Stromkreis

2. Bilder zur Fahrradbeleuchtung

3. Versuche mit dem Elektroskop

4. Modellvorstellung für den elektrischen Strom

5. Stromkreismodell

6. Stromkreise im Alltag

7. einfache elektrische Schaltungen

8. Drei komplizierte Schaltungen

9. Bilder zum Magnetismus

10. magnetische Feldlinien

11. AB - magnetische Wirkung des elektrischen Stroms

12. AB - elektrische Klingel

13. Spannung, Stromstärke, Widerstand

14. Spannung-Stromstärke-Widerstand

15. Aufgaben zu R, I und U

16. Gefahren des elektrischen Stroms

http://www.raschweb.de/

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BfS - Wirkungen statischer und niederfrequenter Felder

https://www.bfs.de/DE/themen/emf/nff/wirkung/wirkung_node.html

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Wirkungen statischer und niederfrequenter Felder

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Quelle:

https://www.science-on-stage.de/sites/default/files/material/istage-2-smartphones-im-naturwissenschaftlichen-unterricht.pdf

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https://physikbuch.schule/newtons-law-of-universal-gravitation-applications.html

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Farben am Beispiel verstanden - Zitronenbaum

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Wie funktioniert eine Dampflock?

https://youtu.be/OaRXNOwAMsI

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Wie man eine Dampflok baut | SWR Handwerkskunst

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Primordiale Schwarze Löcher – Mini-Format, Mega-Gefahr?

Terra X Lesch & Co

https://youtu.be/2Z-v5XbEbjI

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Dunkle Materie: Bloß Schwarze Löcher? | Terra X Lesch & Co | Suzanna Randall

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Fragen / Hilfestellung / Hausaufgaben abgeben:

# data[].attributes.subject
Fragen / Hilfestellung / Hausaufgaben abgeben:

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Mache ein Foto deiner Hausaufgabe und poste die Lösung hier! oder

Lege mir die Hausaufgaben in das Lehrerpostfach über die Rezeption! oder

Sende deiner Fragen oder Lösungen mir per E-Mail!

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https://www.fe-lexikon.info/#index

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Bebildertes und aktuelles Online-Lexikon mit 1830 Begriffen zum Thema Fernerkundung (remote sensing) von K.G. Baldenhofer.

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Physik Buch

https://physikbuch.schule/

Physik Libre (v0.96.1)

1 Einleitung

2 Allgemeines

3 Bewegungslehre

4 Kräfte

5 Erhaltungssätze

6 Gravitation

7 Drehbewegung

8 Schwingungen

9 Wellen

10 Aufbau der Materie

11 Optik

12 Elektrizität

13 Elektromagnetismus

14 Wärmelehre

15 Mechanik von Flüssigkeiten und Gasen

16 Relativitätstheorie

17 Quantenmechanik

Anhang

A Historisch bedeutungsvolle Experimente

B Mathematik

C Simulation

D Physikalische Konstanten und Messwerte

E Physikalische Formeln

Sachindex

Lizenzen

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Freies Physikbuch für die Sekundarstufe II

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https://youtu.be/SigkkLej2Bk?si=Ig13_zj4MyOMwmGY

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Was passiert, wenn ein winziges schwarzes Loch neben dir auftaucht?

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Plan b - Fehler erwünscht

ZDF - 22.05.2025

Irren ist menschlich, doch Fehler werden oft getadelt. Dabei brauchen wir sie für Entwicklung und Fortschritt.

Was lässt sich aus Fehltritten lernen?

Wie gehen wir besser mit ihnen um?

Umgang mit dem Scheitern?

Ein Blick nach Skandinavien zeigt: Es geht auch anders.

Fehler können eine Chance sein, etwas zu Lernen - wir müssen sie nur nutzen.

https://www.zdf.de/video/dokus/plan-b-104/plan-b-fehler-erwuenscht-100

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Irren ist menschlich, doch Fehler werden oft getadelt. Dabei brauchen wir sie für Entwicklung und Fortschritt. Was lässt sich aus Fehltritten lernen? Wie gehen wir besser mit ihnen um?

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Denkfehler (kognitive Verzerrungen) sind systematische, unbewusste Abweichungen vom rationalen Denken, die zu fehlerhaften Urteilen und Entscheidungen führen. Sie entstehen, weil das Gehirn Informationen vereinfacht, um effizienter zu arbeiten. Häufige Beispiele sind der Bestätigungsfehler, der Ankereffekt und Katastrophisieren, welche oft negative Emotionen auslösen. [1, 2, 3, 4, 5]

Was sind Denkfehler? (Definition & Hintergrund)

Definition: Kognitive Verzerrungen (engl. cognitive biases) sind mentale Abkürzungen oder Fehlurteile, die nicht auf einem einfachen Flüchtigkeitsfehler basieren, sondern Teil der Informationsverarbeitung sind.

Ursprung: Das Gehirn ist ein Effizienzorgan und nutzt Muster und Erfahrungen, was in der Evolution sinnvoll war, heute aber oft zu Fehlentscheidungen führt.

Auswirkung: Sie beeinflussen Alltag, Karriere, Selbstbild und Beziehungen, ohne dass wir es merken. [1, 2, 3]

Häufige Denkfehler im Alltag

Bestätigungsfehler (Confirmation Bias): Wir suchen, interpretieren und bevorzugen Informationen, die unsere bestehende Meinung bestätigen.

Verfügbarkeitsheuristik: Dinge, die uns leichter einfallen (z. B. durch Medienberichte), halten wir für wahrscheinlicher.

Ankereffekt (Anchoring Bias): Wir lassen uns bei Schätzungen oder Verhandlungen zu sehr von einer ersten, oft irrelevanten Zahl (Anker) beeinflussen.

Katastrophisieren: Negative Ereignisse werden völlig überbewertet und man geht direkt vom schlimmsten Szenario aus.

Alles-oder-Nichts-Denken: Situationen werden nur in extremen Kategorien bewertet (gut oder schlecht), ohne Grauzonen.

Übergeneralisierung: Ein einzelnes negatives Erlebnis wird als Muster für immer wiederkehrende Misserfolge gesehen.

Sunk-Cost-Fallacy: Wir halten an einer Entscheidung fest, nur weil wir bereits viel Zeit oder Geld investiert haben, obwohl es irrational ist.

Halo-Effekt: Eine Eigenschaft einer Person (z. B. Aussehen) überstrahlt alles andere und führt zu einer falschen Gesamtbewertung. [1, 2, 3, 4, 5, 6]

Warum wir Denkfehler machen

Informationsüberflutung: Um handlungsfähig zu bleiben, vereinfacht das Gehirn die Welt.

Emotionale Filter: Ängste oder Wünsche beeinflussen unsere Wahrnehmung.

Selbstüberschätzung: Gebildete Menschen neigen oft zu Denkfehlern, weil sie glauben, immun dagegen zu sein. [1, 2, 3]

Denkfehler überwinden

1. Erkennen: Das Wissen um die Existenz dieser Verzerrungen ist der erste Schritt.

2. Hinterfragen: Kritisch prüfen, ob eine Entscheidung auf Fakten oder auf Emotionen/Vorurteilen basiert.

3. Perspektivwechsel: Andere Meinungen einholen und bewusst nach Gegenargumenten suchen.

4. Entschleunigung: Wichtige Entscheidungen nicht unter Druck treffen. [1, 2, 3, 4]

https://www.studysmarter.de/schule/psychologie/entscheidungsfindung-psychologie/denkfehler/

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Logische Irrtümer

oder kognitive Einschränkungen nach Piaget sind typische Denkfehler in bestimmten Altersstufen, die auf fehlender Reversibilität und Zentrierung basieren. Bekannte Beispiele sind der Mangel an Mengenkonstanz (Umschüttversuch), Egozentrismus, Animismus und der A-nicht-B-Suchfehler, die zeigen, dass Kinder die Welt konstruieren, statt sie logisch abzubilden. [1, 2, 3, 4, 5]

Wichtige logische Denkfehler/Irrtümer (vor allem präoperationale Phase, 2–7 Jahre):

Mangelnde Invarianz (Mengenkonstanz): Kinder konzentrieren sich auf ein Merkmal (z. B. Höhe) und ignorieren andere (z. B. Breite). Beim Umschüttversuch denken sie, dass ein schmales, hohes Glas mehr Flüssigkeit enthält als ein breites, niedriges, obwohl der Inhalt gleich ist. [1, 2]

Zentrierung: Die Unfähigkeit, mehrere Aspekte einer Situation gleichzeitig zu berücksichtigen. Das Kind fokussiert sich nur auf einen Aspekt. [1, 2, 3]

Egozentrismus: Die Unfähigkeit, sich in die Perspektive eines anderen hineinzuversetzen. Kinder glauben, dass andere genau das sehen, denken und fühlen, was sie selbst tun (oft gezeigt im Drei-Berge-Versuch). [1, 2, 3, 4]

Animismus: Die Tendenz, unbelebten Dingen Leben oder Absichten zuzuschreiben (z. B. „Die Sonne geht schlafen“). [1]

A-nicht-B-Suchfehler (sensomotorisch): Ein Baby sucht ein verstecktes Objekt weiterhin an Ort A, obwohl es gesehen hat, wie es nach Ort B gelegt wurde. Piaget sah dies als Beweis, dass das Verständnis für Objektpermanenz noch nicht vollständig ist. [1, 2]

Fehlende Reversibilität: Die Unfähigkeit, Gedankengänge rückwärts zu durchlaufen, z. B. zu verstehen, dass ein umgeschüttetes Wasser wieder zurückgeschüttet werden kann, um den Ursprungszustand wiederherzustellen. [1]

Kritik an Piagets Sichtweise:
Neuere Forschungen zeigen, dass Piaget die Fähigkeiten junger Kinder teilweise unterschätzt hat. Manche kognitive Leistungen, wie das Verständnis für Objektpermanenz, treten oft schon früher auf als von ihm angenommen. Zudem wurde kritisiert, dass Kinder oft nicht stufenweit, sondern aufgabenspezifisch logisch denken, was Piaget später mit dem Begriff der horizontalen Verschiebung (Décalage) zu erklären versuchte

Piaget Stufenmodell • kognitive Entwicklung · [mit Video]

https://studyflix.de/paedagogik-psychologie/piaget-stufenmodell-4251

# data[].attributes.attachment_link.title
Piaget Stufenmodell • kognitive Entwicklung

# data[].attributes.attachment_link.description
Piaget Stufenmodell einfach erklärt ✅ Piaget Kognitive Entwicklung ✅ Entwicklungsstufen ✅ Piaget Stufenmodell Zusammenfassung ✅ mit kostenlosem Video ✅

# data[].attributes.body
Didaktik der Physik, Stumme Filme

Mechanik

Akustik

Kräftezerlegung an der schiefen Ebene (Grundversuch)

Hookesches Gesetz

Kraftwandler: Schiefe Ebene (Variation des Winkels)

1. Gesetz von Newton: Trägheit

2. Gesetz von Newton

2. Gesetz von Newton: Atwoodsche Fallmaschine

3. Gesetz von Newton: Actio gegengleich reactio

Gleichmäßig beschleunigte Bewegung

Elastischer Stoß

Impuls und Impulssatz

E-Lehre

Elektrisches Feld

Elektrisches Potential und Äquipotentialflächen

Stromdurchflossener Leiter

Reihen- und Parallelschaltung von Widerständen

Kraft auf stromdurchflossenen Leiter/ Lorentzkraft

Induktion

Bewegung im E- und B-Feld

Optik

Lichtausbreitung

Beugung

Brechung

Reflexion

Totalreflexion

Wärmelehre

Volumenänderung

Volumenänderung von Gasen

Volumenausdehnung von Flüssigkeiten

Volumenänderung von Festkörpern

Längenausdehnung von Festkörpern

Atomphysik

Absorption (Kerzenflamme)

Photoeffekt: h-Bestimmung

Photoeffekt: Intensität

Liste der Experimente nach Jahrgangsstufen
Gymnasium

Weitere bereits fertiggestellte "stumme Videos"

Mechanik

Wärmelehre

E_Lehre

Formular Gefährdungsbeurteilung/ Protokollvorlage

Anleitung um eigene Erklärvideos selber zu machen:

Anleitung zum Vertonen stummer Videos

Workshop-Digitalkongress-Baden-Wuerttemberg

Eigene Freihandexperimente selber Filmen und vertonen

Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung - Nicht-kommerziell - Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International Lizenz.

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Lehrstuhl für Didaktik der Physik - LMU München

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https://www.mpg.de/19685165/MPF_2022_4.pdf

https://www.mpg.de/19685091/MPF_2022_4

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MaxPlanckForschung 4/2022: Draht zur Welt

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Für die Mehrzahl der Menschen dürfte die Leistung ihrer Sinne selbstverständlich sein. Wie wichtig sie für uns sind, dürfte den meisten erst bewusst werden, wenn ein Sinn seine Kraft verliert. Schwerhörigkeit etwa beeinträchtigt das Sozialleben beträchtlich. Manche Menschen, denen gewöhnliche Hörgeräte nicht helfen, könnten künftig von einem optischen Cochlea-Implantat profitieren. Hören ist aber nicht gleich Hören. Menschen in verschiedenen Kulturen nehmen Musik unterschiedlich wahr. Und dann gibt es noch Sinne, den Menschen nicht besitzen: Graumulle können sich in ihren dunklen Erdhöhlen anhand des Magnetfeldes der Erde orientieren.

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Fachsammlung digitale Medien im Unterricht

https://padlet.com/BjDexheimer/44jq6ex5abz0dmuu

Discours de la méthode – Wikipedia

https://de.wikipedia.org/wiki/Discours_de_la_m%C3%A9thode

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https://www.nsf.gov/

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https://www.sun.org/

# data[].attributes.attachment_link.description
See the most beautiful images of the cosmos, starting with our solar system, proceeding to the Milky Way and reaching out into the Universe. Informative descriptions of the images let you dig deeper. Finally, you can buy genuine meteorites in our Museum Shop.

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https://www.derstandard.de/story/2000085354033/astrophysiker-wir-brauchen-neue-theorie-vom-urknall

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Thomas Hertog hat keine Angst vor großen Fragen. Wie hat unser Universum begonnen? Wie wird es enden? Ebensolchen Themen widmet sich der belgische Astrophysiker in seiner Forschung. Einen kongenialen Partner dafür hat er in Stephen Hawking gefunden. Kurz bevor der britische Physiker im März dieses Jahres verstarb, ist Hertog mit ihm die letzten Korrekturen einer gemeinsamen Publikation durchgegangen. Es geht dabei um eine quantenphysikalische Annäherung an den Urknall.

# data[].attributes.attachment_link.title
Astrophysiker: "Wir brauchen eine neue Theorie vom Urknall"

# data[].attributes.attachment_link.description
Thomas Hertog hat viele Jahre mit dem Physiker Stephen Hawking den Ursprung des Universums erforscht

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https://youtu.be/CRee28w7PGY

# data[].attributes.body
Spezielle Relativitätstheorie:

1. Was ist „relativ“?

https://youtu.be/1Z57k9TVU5k

2. Zeitdilatation

https://youtu.be/nLFJgqfjCA8

3. Längenkontraktion

https://youtu.be/YUl94SvOVFc

4. Äquivalenz Masse und Energie:

E = m * c²

https://youtu.be/U-ssl6jZxi4

Schwarze Löcher

https://youtu.be/OgvMCBLIz74

Albert Einstein - "Gott würfelt nicht."

https://youtu.be/BgnM5-noZ4E

# data[].attributes.attachment_link.title
Spezielle Relativitätstheorie 1 – Was ist „relativ“? ● Gehe auf SIMPLECLUB.DE/GO

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8 CRAZY experiments with SOUND!

https://www.youtube.com/watch?v=rYrdiQckGhw

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http://www.raschweb.de/Fusion-Johann-Hoger.ppt

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Mitglieder - Physik Archive - Leichter Unterrichten (leichter-unterrichten.com)

https://www.leichter-unterrichten.com/category/mitglieder-physik/

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Mitglieder - Physik Archive - Leichter Unterrichten

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Atommodelle / Atomphysik / Struktur der Materie (7.-12. Klasse)

# data[].attributes.attachment_link.title
Atommodell nach Niels Bohr I musstewissen Chemie

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Struktur der Materie / Atommodelle / Atomphysik (7 - 9. Klasse)

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https://www.youtube.com/watch?v=JKu_Wr8wuq4

# data[].attributes.attachment_link.title
Kelvin und Kelvinskala erklärt - Temperaturen ● Gehe auf SIMPLECLUB.DE/GO & werde #EinserSchüler

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https://www.leifiphysik.de/optik

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Der Mensch orientiert sich in seiner Umwelt hauptsächlich mit den Augen. Sie sind daher unsere wichtigsten Sinnesorgane. Zum Sehen benötigen wir aber nicht nur die Augen, sondern auch Licht.

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https://www.cosmos-indirekt.de/Physik-Schule/Quantenteleportation

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Quantenteleportation heißt jedes Verfahren der Quantenkommunikation, welches die Quanteneigenschaften, das heißt, den Zustand eines Systems (Quelle), auf ein anderes, möglicherweise entferntes System (Ziel) überträgt. In der Quelle wird der Zustand dabei zwangsläufig gelöscht, weil die Prinzipien der Quantenwelt kein Vervielfältigen von Zuständen erlauben (No-Cloning-Theorem). Wegen der prinzipiellen Ununterscheidbarkeit von gleichartigen Teilchen kann die Übertragung der Quanteneigenschaften ausreichen, um ein vorhandenes Quantenobjekt am Zielort vollständig zu realisieren. Das bekannte Verfahren verwendet zur Übermittlung zusätzlich ein ‚Senderobjekt' und nutzt die Tatsache, dass die Messwerte an verschränkten Quantenobjekten korreliert sind.

Die Verwendung des Begriffs Teleportation führt immer wieder zu irreführenden Zeitungsmeldungen. Quantenteleportation ist keine Teleportation im landläufigen Sinne und auch keine Vorstufe davon. Es wird weder Materie noch Energie übertragen. Sie unterscheidet sich grundlegend von der Teleportation der Science Fiction, indem sie ein am Zielort vorbereitetes Zielobjekt voraussetzt, auf welches der Zustand des Quellobjekts gewissermaßen transplantiert wird.

Beim nicht-klassischen Teil der Quantenteleportation gibt es keinen Übertragungsweg, keine Übertragungszeit, keine Geschwindigkeit. Insbesondere bewegt sich nichts mit Überlichtgeschwindigkeit. Jedoch erfordert die Vollendung der Quantenteleportation die Übermittlung von Messergebnissen, wofür ein ‚klassischer' Informationskanal, etwa eine Funkverbindung, gebraucht wird, dessen Signal den Raum durchquert und der höchstens mit Lichtgeschwindigkeit funktioniert.

Anders als im Makroskopischen, wo der momentane Zustand eines Quellsystems feststellbar ist und somit am Zielsystem reproduziert werden kann, lässt sich der quantenmechanische Zustand eines Quellsystems im Allgemeinen gar nicht ermitteln. Jeder der unendlich vielen Polarisationszustände eines Photons zum Beispiel liefert bei einer Messung nur ein Bit an Information und wird dabei zerstört. Daher ist es schon an sich bemerkenswert, dass sich ein Zustand überhaupt von einem auf ein anderes Objekt übertragen lässt.

Die Quantenteleportation ist ein wichtiger Baustein von Quantenkommunikations, -kryptographie und -computing-Protokollen. Eine wesentliche Eigenschaft des Quantenteleportationsprotokolls ist es, dass es auch dann funktioniert, wenn der zu versendende Zustand dem Sender nicht bekannt oder mit einem weiteren System verschränkt ist. Zudem spielt es keine Rolle, in welchem physikalischen System Ausgangs- und Zielzustand vorliegen (die vier beteiligten Systeme (Eingangssystem, die beiden verschränkten Systeme und der Träger der klassischen Information) können durch vier verschiedene physikalische Systeme realisiert werden): es wird nur der Zustand eines Quantensystems, übertragen, nicht das System selbst transportiert. Daher ist gelegentlich auch vom „körperlosen" (engl.: disembodied) Transport die Rede.

Die Idee der Quantenteleportation wurde von Asher Peres, William Wootters, Gilles Brassard, Charles H. Bennett, Richard Jozsa und Claude Crépeau 1993 in den Physical Review Letters veröffentlicht. Quantenteleportation wurde erstmals 1997 von Anton Zeilinger, fast gleichzeitig mit Sandu Popescu, Francesco De Martini und anderen durch quantenoptische Experimente mit Photonen demonstriert. Mittlerweile ist auch die Teleportation der Zustände einzelner Atome möglich.

Ablauf in der Übersicht

Zustände von Teilchen in der Quantentheorie sind keine Eigenschaften im Sinne der Anschauung, sondern Versprechen, dass dies oder das herauskommt, falls man misst. Es liegt daher kein Widerspruch in der Aussage, zwei Teilchen ließen sich so ‚verschränken', dass keines einen Zustand hat aber beide den gleichen: Es ist nur versprochen, dass beide das gleiche Ergebnis liefern; was das sein wird, bleibt offen.- Alice und Bob besitzen Teilchen $ a $ und $ b $, die in dieser Weise verschränkt sind. Chris hat ein Teilchen $ c $ im Zustand $ z $, den Alice auf Bobs $ b $ teleportieren soll. Dazu verschränkt sie $ c $ mit ihrem $ a $, wodurch sie die Verschränkung von $ a $ mit $ b $ löst. Die hier verwendeten Verschränkungszustände überlassen den Komponenten keinerlei individuelle Zustandsinformation. Die Zustandsinformation von $ c $, also $ z $, ist im Teilsystem $ \{a,c\} $ nicht mehr vorhanden. Das Gesamtsystem $ \{a,b,c\} $ bewahrt sie jedoch. Erfährt B, in welchem Zustand sich das Teilsystem $ \{a,c\} $ jetzt befindet, aber nur dann, so kann er $ z $ auf $ b $ rekonstruieren. Das Bit Information, das ursprünglich für $ c $ versprochen war, kann er dann auf $ b $ abfragen.

Ablauf im Detail

Die Quantenteleportation benötigt zwischen Sender A (Alice) und Empfänger B (Bob) zweierlei Verbindungen:

Ein System, bestehend aus zwei Qubits $ a $ und $ b $, die so verschränkt sind, dass die Messwerte, die man bei ihnen findet, maximal korreliert sind (stets gleich oder stets entgegengesetzt). Diese Verbindung wird mitunter fälschlich als Informationskanal verstanden.

Einen konventionellen Kommunikationskanal, beispielsweise eine Funkstrecke.

1. Zunächst ist das System $ \{a,b\} $ geeignet zu präparieren und die Komponente $ a $ an A sowie $ b $ an B zu übergeben. Nehmen wir als Beispiel an, die Qubits seien Photonen, und gemessen werde, ob die Polarisation $ h $ (horizontal) oder $ v $ (vertikal) sei. Als Verschränkungszustand eignet sich jeder der vier Bellzustände. Wir nehmen $ B\{a,b\}=1/{\sqrt {2}}\,(h_{a}h_{b}+v_{a}v_{b}) $, also eine Überlagerung der zwei Zustände, in denen $ a $ und $ b $ beide horizontal oder beide vertikal polarisiert sind, beide mit Amplitude $ 1/{\sqrt {2}} $. Das Zeichen $ \otimes $ für das Tensorprodukt der Zustände darf zur Entlastung des Formelbildes weggelassen werden: $ h_{a}h_{b} $ statt $ h_{a}\otimes h_{b} $ etc.

2. C (Chris) präpariert ein weiteres Qubit $ c $ in einen Zustand $ z $ und übergibt es A, die seinen Zustand auf das Qubit $ b $ teleportieren soll. A braucht den Zustand $ z $ nicht zu erfahren.

3. A führt an den Qubits $ a $ und $ c $ eine ‚Bell-Messung' aus, eine (technisch diffizile) Messung, die das System $ \{a,c\} $ in einen der vier möglichen Bellzustände $ B_{1}\{a,c\},\,\dots ,B_{4}\{a,c\} $ bringt und die zwei Qubits dadurch verschränkt. Das Ergebnis teilt sie B über den konventionellen Kanal in einer 2-Bit-Botschaft mit. Dies ist die einzige Information, die bei der Teleportation übermittelt wird.

4. B weiß nun, in welchem von vier möglichen Zuständen sich $ b $ befindet: $ z,\,Dz,\,Sz $ oder $ SDz $ ($ z $ selbst kennt er nicht). Dabei steht $ D $ für eine Drehung der Polarisationsrichtung um 90° und $ S $ für eine Spiegelung dieser Richtung an der $ h $-Achse. Durch eine entsprechende Drehung und/oder Spiegelung kann er diese Transformationen zurücknehmen und $ b $ damit in den Zustand $ z $ bringen, den ursprünglich Qubit $ c $ innehatte. Dagegen ist $ z $ gelöscht in $ c $, das nun mit $ b $ verschränkt ist.

5. Dass der Zustand $ z $ von $ c $ auf $ b $ übertragen wurde, bedeutet ausführlich gesagt folgendes: Wenn B nun $ b $ auf den Polarisationszustand $ z $ testet, besteht $ b $ diesen Test mit Sicherheit. Testet er auf einen beliebigen Zustand $ u $, so besteht $ b $ diesen Test mit der gleichen Wahrscheinlichkeit $ |\langle z,u\rangle |^{2}, $ mit der $ c $ ihn vor der Bell-Messung bestanden hätte. Dagegen besteht $ c $ nun jeden beliebigen Polarisationstest mit Wahrscheinlichkeit 1/2. Da sich der Zustand eines Qubits (hier $ z_{b} $) nicht feststellen lässt, erfährt B ihn aber nicht, es sei denn durch eine Mitteilung auf klassischem Wege. Nur dann kann er auch den Erfolg der Teleportation überprüfen, indem er $ b $ auf $ z $ testet.

Mathematische Betrachtung

Indexe $ a,b,c $ bezeichnen das Qubit, für das mit $ h_{a},v_{b} $ etc. der Zustand angegeben wird. Das Zeichen $ \otimes $ (Tensorprodukt) kann gesetzt oder weggelassen werden.

Bereitschaft zur Teleportation ist gegeben, wenn sich das System $ \{a,b\} $, wie angenommen, in dem verschränkten Zustand $ \textstyle B\{a,b\}={\frac {1}{\sqrt {2}}}(h_{a}h_{b}+v_{a}v_{b}) $ befindet.

Wird Chris' Qubit $ c $ in die Betrachtung einbezogen, so haben wir im Hilbertraum $ {\mathcal {H}}_{a}\otimes {\mathcal {H}}_{b}\otimes {\mathcal {H}}_{c} $ des Systems $ \{a,b,c\} $ zu rechnen. Der Zustand von $ c $ sei $ z=\alpha h+\beta v $. Da $ c $ in keiner Wechselwirkung mit $ a $ oder $ b $ steht, hat das Gesamtsystem den Produktzustand

Im Hinblick auf die Bell-Messung an den Qubits $ a $ und $ c $ beim Sender soll in $ {\mathcal {H}}_{a}\otimes {\mathcal {H}}_{c} $ an Stelle der Standardbasis $ \{h_{a}h_{c},\,h_{a}v_{c},\,v_{a}h_{c},\,v_{a}v_{c}\} $ das Orthonormalsystem der vier Bellzustände, $ B_{i}\{a,c\},\,i=1,2,3,4 $:

verwendet werden. Dabei sind einzusetzen

$ \textstyle h_{a}h_{c}={\frac {1}{\sqrt {2}}}{\big (}B_{1}\{a,c\}+B_{2}\{a,c\}{\big )},\,~~v_{a}v_{c}={\frac {1}{\sqrt {2}}}{\big (}B_{1}\{a,c\}-B_{2}\{a,c\}{\big )}, $

$ \textstyle h_{a}v_{c}={\frac {1}{\sqrt {2}}}{\big (}B_{3}\{a,c\}+B_{4}\{a,c\}{\big )},\,~~v_{a}h_{c}={\frac {1}{\sqrt {2}}}{\big (}B_{3}\{a,c\}-B_{4}\{a,c\}{\big )}. $

Nach dem Ordnen der Terme hat man

Bezeichnet $ S $ die Spiegelung in der Polarisationsebene an der $ h $-Achse und $ D $ die Drehung um $ 90^{o} $ im Uhrzeigersinn, so sind also $ z_{1}=z,\,z_{2}=Sz,\,z_{3}=SDz,\,z_{4}=Dz, $ und wir erhalten die Gleichung, auf der die Teleportation beruht:

Die linke Seite beschreibt den Aufbau von $ Z\{a,b,c\} $: Sender A und Empfänger B besitzen Qubits $ a $ und $ b $ im Verschränkungszustand $ B\{a,b\} $, und sind damit für eine Übertragung bereit. Qubit $ c $, Träger des zu versendenden Zustands, steht quasi unbeteiligt dabei. Denselben Zustand stellt die rechte Seite als Überlagerung von vier Zuständen dar, die die möglichen Reaktionen des Systems auf die geplanten Messungen ausdrücken. Die Produkte $ B_{i}\{a,c\}z_{ib} $ sind paarweise orthogonal zueinander und treten jeweils mit Amplitude 1/2 auf. Der Zufall bestimmt daher mit der gleichen Wahrscheinlichkeit 1/4 in welchem der vier Zustände sich das System bei den geplanten Messungen zeigen wird: Eine Entscheidung für beide Messungen, für die an $ \{a,c\} $ und die an $ b $. Das führt zu einer strengen Korrelation: Ergibt A's Messung $ B_{i} $, so fällt ein Test an $ b $ auf $ z_{i} $ mit Sicherheit positiv aus. Dabei ist die raum/zeit-liche Distanz der Messereignisse belanglos, im Prinzip also auch ihre zeitliche Reihenfolge. Es ist nur das Protokoll der Teleportation, das vorschreibt dass erst A misst, um nach dem Ergebnis Ihrer Messung B Anweisung geben zu können, wie er $ b $ manipulieren, $ z $ transformieren kann, um nicht $ z_{i} $ sondern $ z $ zu messen. Dass er $ z $ nicht kennt, spielt keine Rolle. Er muss nur wissen, welche Transformation er auszuführen hat. Das Protokoll endet mit der Feststellung, das Empfänger-Qubit $ b $ sei nun im Zustand $ z $. Eine Messung an $ b $ kann später zu einem unbestimmten Zeitpunkt erfolgen.

Experimentelle Erfolge

Experimente 2003 und 2004

2003 demonstrierte Nicolas Gisin mit seinem Team an der Universität Genf Quantenteleportation mit Photonen über große Distanzen (2 km Glasfaser bei 55 m Abstand), 2007 auch in kommerziellen Glasfaserkommunikationsnetzwerken (Swisscom).

Im Jahre 2004 gelang es zwei Arbeitsgruppen (Universität Innsbruck und NIST in Boulder Colorado) erstmals, Quantenteleportation mit Atomen (genauer: mit Ionen) durchzuführen.

Ebenfalls im Jahr 2004 gelang es Wiener Forschern um Rupert Ursin und Anton Zeilinger erstmals, außerhalb des Labors einen Quantenzustand eines Photons zu teleportieren. Sie überbrückten eine Strecke von 600 m unter der Donau. Dafür wurde ein Lichtwellenleiter in einen Abwasserkanal unter der Donau verlegt, um den Quantenzustand (die Polarisation) des zu teleportierenden Photons von der Donauinsel (Alice) auf die südliche Donauseite (Bob) auf ein anderes Photon zu übertragen. Bei Alice wurde die Quelle der verschränkten Photonen aufgebaut und eines der verschränkten Photonen des Paares über ein Glasfaserkabel zu Bob übertragen. Das andere Photon des Paares überlagerte Alice mit dem zu teleportierenden Photon und nahm eine Bellzustandsmessung vor - dabei wurde der ursprüngliche zu übertragende Polarisationszustand von Alices Photon zerstört. Die Ergebnisse von Alices Bellzustandsmessung, die zwei der möglichen vier Bellzustände voneinander unterscheiden kann, wurden über einen klassischen Informationskanal zu Bob übertragen, der dann - falls erforderlich - eine entsprechende unitäre Transformation (eine Drehung der Polarisationsrichtung) auf sein verschränktes Photon anwandte, um die Übertragung des Quantenzustandes (also die ursprüngliche Polarisationsrichtung von Alices Photon) auf dieses abzuschließen.

Fortschritte seit 2004

Im Juli 2009 haben Forscher der Universitäten in Auckland (Neuseeland), Griffith Universität in Queensland (Australien) und Doha (Katar) eine Methode vorgeschlagen, wie man einen Lichtstrahl oder ein komplettes Quantenfeld, inklusive der Fluktuationen über die Zeit hinweg, teleportieren kann. Diese „starke" Teleportation (inklusive der Fluktuationen) wird als eine Voraussetzung für einige Quanteninformationsanwendungen angesehen und könnte zur Teleportation von Quantenbildern führen.

Im Mai 2010 berichtete das Wissenschaftsmagazin Nature über die erfolgreiche Quantenteleportation über eine Entfernung von 16 Kilometer, im Freiland durchgeführt von einem chinesischen Team unter der Leitung von Xian-Min Jin. Erreicht wurde eine mittlere Genauigkeit von 89 Prozent, was deutlich über der klassisch zu erwartenden Grenze von 2/3 liegt.

Im Mai 2012 haben Forscher der Chinesischen Universität für Wissenschaft und Technik nach eigenen Angaben mit Hilfe eines Lasers eine Entfernung von 97 Kilometer überwunden und damit einen neuen Rekord aufgestellt.

Im September 2012 veröffentlichte das Wissenschaftsmagazin Nature einen Bericht über eine Quantenteleportation über eine Entfernung von 143 km von La Palma nach Teneriffa.

Im August 2014 berichtete Nature über eine Versuchsanordnung zur Quantenteleportation mit Photonen unterschiedlicher Energie. Sie ermöglicht es, ein Objekt mit niederfrequentem Infrarotlicht zu durchleuchten, dessen Wechselwirkung mit dem untersuchten Objekt sich auf die verschränkten Photonen im sichtbaren Licht auswirkt, welche mit einfachen Digitalkameras zu erfassen sind.

Eine äquivalente Beschreibung von Quantenteleportation im Rahmen der Quantengravitation fanden 2016 Ping Gao, Daniel Louis Jafferis und Aron C. Wall, als sie eine neue Art von Wurmlöchern einführten.

Praktische Bedeutung

Die praktische Bedeutung der Quantenteleportation liegt nicht etwa darin, dass man Informationen oder gar Gegenstände damit überlichtschnell transportieren könnte, wie das bei einer (fiktiven) klassischen Teleportation der Fall wäre. Hingegen ist die Quantenteleportation deshalb von praktischer Bedeutung, weil sie es erlaubt, Quanten zustände zu übertragen, ohne sie dabei durch einen Messvorgang gleichzeitig zu verändern (vergleiche dazu: Quantenmechanische Messung) und ohne dabei ein Quantensystem transportieren zu müssen (der Transport eines Quantensystems vor der Teleportation und das Versenden von klassischer Information genügt). Für Quantencomputer eröffnen sich so technisch vielversprechende Möglichkeiten zur Übertragung, Speicherung und Verarbeitung von Qubits, insbesondere für ein Quanten-Internet.

Dik Bouwmeester, Jian-Wei Pan, Klaus Mattle, Manfred Eibl, Harald Weinfurter, Anton Zeilinger: Experimental quantum teleportation. In: Nature 390, 575-579 (1997), doi:10.1038/37539, pdf

A. Zeilinger: Experimental quantum teleportation.In: Scientific American, April 2000, S. 32-41

D. Bouwmeester, Pan, Mattle, Eibl, Weinfurter, Zeilinger: Experimental quantum teleportation. In: Phil. Trans. R. Soc. Lond. A 356, 1733 (1998), doi:10.1098/rsta.1998.0245

Rupert Ursin, Thomas Jennewein, Markus Aspelmeyer, Rainer Kaltenbaek, Michael Lindenthal, Philip Walther, Anton Zeilinger: Quantum teleportation across the Danube. In: Nature 430, 849 (2004), doi:10.1038/430849a

M. Riebe, H. Häffner, C. F. Roos, W. Hänsel, J. Benhelm, G. P. T. Lancaster, T. W. Körber, C. Becher, Ferdinand Schmidt-Kaler, D. F. V. James, Rainer Blatt: Deterministic quantum teleportation with atoms. In: Nature 429, 734 (2004), doi:10.1038/nature02570

M. D. Barrett, J. Chiaverini, T. Schaetz, J. Britton, W. M. Itano, J. D. Jost, E. Knill, C. Langer, D. Leibfried, R. Ozeri, David Wineland: Deterministic quantum teleportation of atomic qubits. In: Nature 429, 737 (2004), doi:10.1038/nature02608

M. Homeister: Quantum Computing verstehen Springer Vieweg, Wiesbaden 2018, fünfte Auflage, ISBN 978-3-6582-2883-5, S. 125ff.

B. Lenze: Mathematik und Quantum Computing Logos Verlag, Berlin 2020, zweite Auflage, ISBN 978-3-8325-4716-5, S. 41ff.

M.A. Nielsen, I.L. Chuang: Quantum Computation and Quantum Information Cambridge University Press, Cambridge MA 2010, ISBN 978-1-1070-0217-3, S. 26ff.

W. Scherer: Mathematik der Quanteninformatik Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg 2016, ISBN 978-3-6624-9079-2, S. 191ff.

C.P. Williams: Explorations in Quantum Computing Springer-Verlag, London 2011, zweite Auflage, ISBN 978-1-8462-8886-9, S. 483ff.

Einzelnachweise

1. Stuttgarter Nachrichten, Stuttgart Germany: Quantencomputer - Ist Beamen bald möglich?: Google: Durchbruch beim Quanten-Computing gelungen. Abgerufen am 11. Juni 2020.

2. Interview mit Physik-Nobelpreisträger Prof. Dr. Theodor W. Hänsch, Teil 5: Quantenteleportation und Quantenkryptographie (Memento vom 12. Oktober 2008 im Internet Archive)

3. C. H. Bennett et al.: Teleporting an unknown quantum state via dual classical and Einstein-Podolsky-Rosen channels. In: Phys. Rev. Lett. 70, 1895 (1993), doi:10.1103/PhysRevLett.70.1895

4. D. Bouwmeester, J. W. Pan, K. Mattle, M. Eibl, H. Weinfurter, A. Zeilinger Experimental Quantum Teleportation, Nature 390, 575-579 (1997)

5. Boschi, Branca, De Martini, Hardy, Popescu Experimental Realization of Teleporting an Unknown Pure Quantum State via Dual Classical and Einstein-Podolsky-Rosen Channels, Phys. Rev. Lett. 80, 1121 (1998), Arxiv

6. S. Olmschenk, D. N. Matsukevich, P. Maunz, D. Hayes, L.-M. Duan, C. Monroe, Quantum Teleportation Between Distant Matter Qubits , Science 323 (5913), 486-489 (2009) (online, arXiv)

7. C. Nölleke, A. Neuzner, A. Reiserer, C. Hahn, G. Rempe, S. Ritter, Efficient Teleportation Between Remote Single-Atom Quantum Memories, Phys. Rev. Lett. 110, 140403 (2013) (online, arXiv)

8. I. Marcikic, H. de Riedmatten, W. Tittel, H. Zbinden, N. Gisin, Long-distance teleportation of qubits at telecommunication wavelengths, Nature, Band 421, 2003, S. 509-513, Abstract

9. Ping Dao, Daniel Jafferis, Aron Wall, Traversable Wormholes via a Double Trace Deformation, Arxiv 2016

10. Natalie Wolchover: Newfound Wormhole Allows Information to Escape Black Holes, Quanta Magazine, 23. Oktober 2017

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Heute im PHYSIK-UNTERRICHT: : | Quantenteleportation ✔ |

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Experiment: Was Schall alles kann - Töne sichtbar gemacht Teil II

https://www.youtube.com/watch?v=gQ-YnLpponI

Schall sichtbar machen

Alpha Lernen ARD1 nicht mehr verfügbar

https://www.youtube.com/watch?v=TQm80oq3LrE

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Experiment: Was Schall alles kann - Töne sichtbar gemacht Teil II

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WorldRadioHistory: Radio Music Electronics Publications ALL FREE

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WorldRadioHistory: Thousands of Radio Music Electronics Publications ALL FREE

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https://www.youtube.com/@musstewissenChemie

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online lernen studieren nachhilfe unterricht wissen musstewissen lern hacks tipps hilfe schule arbeit klausur schreiben chemie mai thi nguyen kim

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Aggregatzustände, chemische Reaktionen und das Teilchenmodell - das alles musstewissen? Dann abonniere unbedingt diesen Kanal! Zur Zeit gibt's zwar keine neuen Videos, aber so erfährst du es als erstes, wenn's wieder losgeht! Gerne auch hier ein Abo dalassen: instagram.com/musstewissenfakten ------------------------- musstewissen wird produziert von funk.

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https://www.youtube.com/watch?v=8PkUrjJX77Y

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Harald Lesch: Vortrag zur Entstehung des Sonnensystems • Astronomie und Kosmologie • Live im Hörsaal

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Was und wie will ich, kann ich wirklich lernen?
Über Uni : Die 11 nervigsten Lern-Typen (br.de)

https://www.br.de/mediathek/video/ueber-uni-die-11-nervigsten-lern-typen-av:59ef5942ed7bba0018cba328

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Wer bist du? Hocheffizient, panisch vor jeder Prüfung oder der Meister der Prokrastinierer?Kennst du auch nervige Lerntypen? Hier lernst du sie spätestens kennen.

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http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/index.html

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Die Kräfte, die die Welt zusammenhalten
https://www.zdf.de/dokumentation/terra-x/supercodes-die-geheimen-formeln-der-natur-bauplan-der-erde-mit-harald-lesch-100.html

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Umrechnung von Einheiten:

Celsius Kelvin
K = °C + 273
°C = K - 273

Celsius - Fahrenheit
°F = °C ⋅ (9/5) + 32
°C = (°F - 32) ⋅ 5/9

Kelvin - Fahrenheit
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K = (°F +459,67) ⋅ 5/9

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Schallwellen mit Feuer sichtbar machen! (Rubensches Flammenrohr)/ Fast Forward Science 2017

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City4Future - Die Klimaneutral Stadt der Zukunft

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City4Future - Die Klimaneutral Stadt der Zukunft

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Wissensfabrik - Unternehmen für Deutschland e.V. Mehr Wissen. Mehr Können. Mehr Zukunft.

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Entwickelt eure klimaneutrale Stadt der Zukunft!

Woher kommt unsere Energie und wie kann sie umgewandelt, übertragen und gespeichert werden? Können wir die Energieversorgung in unserer Stadt klimaverträglich mit erneuerbaren Energien organisieren? Wie lässt sich die Energieeffizienz unserer Wohnhäuser verbessern? Können wir innerhalb von zehn Jahren eine klimaneutrale Stadt gestalten?

Bei „City4Future" können Schüler*innen der Sekundarstufe gemeinsam den urbanen Lebensraum der Zukunft modellieren und dabei Fragen zu Energie, Klimawandel und Nachhaltigkeit bearbeiten. Eine spannende Reise in eine nachhaltige und klimafreundliche Zukunft beginnt!

Didaktisches Konzept:

Das Projekt „City4Future" basiert auf einem ganzheitlichen methodisch-didaktischen Konzept, das sich an dem Dreiklang der Bildung für nachhaltige Entwicklung orientiert. Der Aufbau der Module folgt dem Muster: „Erforschen und Analysieren - Reflektieren und Bewerten - Handeln" und fördert somit das technologische Verständnis und die Urteilskompetenz zu gesellschaftlichen Lösungen. Die Schüler*innen können sich gemäß dem Ansatz des forschenden Lernens die meisten Inhalte erfahrungsgeleitet und selbstorganisiert erschließen und eigenständig experimentieren. Diese Vorgehensweise fördert ein langfristiges Behalten der Inhalte und ermöglicht den Transfer auf neue, komplexere Situationen.

Aufbau des Projekts:

Das Projekt besteht aktuell aus fünf Modulen. Ein Basismodul zum Klimawandel führt in die Thematik ein. In den drei Stadtteil-Modulen Windberg, Speicherstadt und Wohntal werden einzelne Aspekte vertieft. Jeder Stadtteil endet mit einer „Erdschalte", in der darüber diskutiert wird, welche Lösungen zu den einzelnen Themen in der Stadt gefunden werden. Im Abschlussmodul „Stadtratssitzung" wird eine Sitzung des Stadtrats simuliert, in der übergreifende Maßnahmen zum Klimaschutz diskutiert und beschlossen werden.

Wie kann das Projekt umgesetzt werden?

Schulart: Weiterführende Schulen

Klassenstufe & Fächer: 6.-10. Klasse, vor allem Sekundarstufe. City4Future ist lehrplananbindungsfähig für natur- und gesellschaftswissenschaftliche Fächer

Einsatz & Zeitrahmen: Das Projekt ist modular aufgebaut: Man kann alle Module nacheinander bspw. in einer Projektwoche oder einer längeren Unterrichtseinheit (ca. 20-30 Unterrichtsstunden) umsetzen, sich aber auch auf einzelne Module (ca. 5 Unterrichtsstunden) oder einzelne Elemente aus den Modulen (ca. 2 Unterrichtsstunden) fokussieren.

Material: Ein Projektordner bündelt die Arbeitsblätter für den Unterricht und die Hinweise für Lehrkräfte - das kann als OER (Open Educational Ressource) auch heruntergeladen werden. Darüber hinaus erhalten Schulen umfangreiches haptisches Material mit Experimenten.

Kosten: Für Schulen ist City4Future kostenlos. Unternehmen, die Schulen unterstützen zahlen die Fortbildungen und Projektmaterialien. Mehr Informationen zur Kooperation zwischen Schulen und Unternehmen erhalten sie hier.

Kooperationspartner: Wuppertal Institut für Klima, Umwelt und Energie

Um was geht's bei City4Future?

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Entwickelt eure klimaneutrale Stadt der Zukunft! Woher kommt unsere Energie und wie kann sie umgewandelt, übertragen und gespeichert werden? Können wir die Energieversorgung in unserer Stadt klimaverträglich mit erneuerbaren Energien organisieren? Wie lässt sich die Energieeffizienz unserer Wohnhäuser verbessern? Können wir innerhalb von zehn Jahren eine klimaneutrale Stadt gestalten?

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Druck

Der Druck p ist definiert als Quotient von senkrecht auf eine Fläche wirkende Kraft F und Flächeninhalt A dieser Fläche.

p = F / A

Die Einheit des Drucks ist Pascal mit dem Einheitenzeichen Pa (1 Pascal = 1 Newton / 1 m²).

Luftdruck wird häufig in der Einheit bar  angegeben, wobei 1 bar=105 Pa  entspricht.

Quelle und Aufgaben zum Druck:
Druck | LEIFIphysik: https://www.leifiphysik.de/mechanik/druck-und-auftrieb/grundwissen/druck#aufgaben

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Recycling Lüge
https://www.daserste.de/information/reportage-dokumentation/dokus/videos/die-recyclingluege-video-102.html

Illegale Müllexporte
https://www.br.de/mediathek/video/av:637f61b13972980008629441

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Deutschland ist Weltmeister beim Mülltrennen und weltweit drittgrößter Exporteur von Plastikmüll. Doch was passiert damit? Jahrelange Recherchen von Greenpeace liefern erschreckende Ergebnisse.

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https://www.planet-schule.de/frage-trifft-antwort/spieldetails/wie-viel-watt-leistet.html

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600 Billardkugeln

https://www.planet-schule.de/frage-trifft-antwort/fileadmin/user_upload/videos/master/fta_-_43_-_wie_uebertraegt_die_billardkugel_energie.mp4

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wissenschaftliche und technische beratung und entwicklung

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dem elektron und dem dicken wassertropfen

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Wissenschaftlich Technische Beratung und Entwicklung Theo Schmitz

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Messinstrumente selber bauen / Nebelkammer

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Messinstrumente selber bauen / Nebelkammer

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Allgemeines:

Zur Beleuchtung der Kammer sind zwei LED-Zeilen vorgesehen. Jede Zeile besteht aus 9 weißen Leuchtdioden. Da die Dioden einen schmalen Abstrahlwinkel von 15° haben kann auf eine Zylinderlinse zur Bündelung des Lichts verzichtet werden.

Jeweils drei LED's sind in Reihe geschaltet und können über einen 200 Ohm Widerstand direkt mit 15V versorgt werden. Der Betriebsstrom pro Dreiergruppe liegt bei 25 mA.

Der Arduino steuert die Funktionen der Kammer. Er regelt die Heizertemperatur mittels PWM DAC und steuert die Pumpe des Alkoholkreislaufs. Die Solltemperatur (nominal 40°C) des Heizers und der Pumprythmus kann über einen Drehgeber eingestellt werden. Im Betrieb werden die Temperaturen des Heizers und der Bodenplatte angezeigt.

Für die Kammer wurde ein Glaszylinder eingesetzt da ein Plexiglasrohr nach kurzer Zeit unter Alkoholeinfluß Risse bekommt, wie ganz rechts zu sehen ist.
Der Zylinder mit einem Durchmesser von 15 cm und einer Höhe von 12 cm wurde von einer Blumenvase mit der üblichen Methode (heißer Draht) abgesprengt. Da die Glasstärke wesentlich kleiner war als erwartet wurde auf den empfindlichen Rand eine aufgeschnittener Siliconschlauch mit Siliconkautschuk auf geklebt.
Im unteren Bereich des Zylinders wurde mit der Dremel und Diamantfräser ein Loch gebohrt und dieses mit einer 1µm dicken Glimmerscheibewieder verschlossen. Durch dieses Fenster kann die Strahlung außen angebrachter Proben in die Kammer eintreten. Im Prinzip wäre das Fenster auch für Alphastrahlen durchlässig. Allerdings überzieht sich das Fenster im Betrieb mit einer dünnen Alkoholschicht die für Alphastrahlung vollkommen undurchlässig ist. Eine Heizung des Fensters könnte diese Schicht möglicherweise verhindern.
Auch im ursprünglich verwendeten Plexiglasdeckel entstanden zahlreiche Risse. Deshalb wurde ein neuer Deckel aus einer passenden Glasscheibe geschnitten. Mit dem Diamantglasschneider ging das mehr schlecht als recht. Ein Glaser erledigt solche Arbeiten aber für wenig Geld.

Selber machen muss man dann nur die zahlreichen Löcher in der Scheibe, mit der Dremel mit Diamantbohrer geht das aber recht flott.
Alle notwendigen Zuleitung in die Kammer sind in die Deckscheibe verlegt. An die Dichigkeit der Kammer werden keine großen Anforderungen gestellt. Es sollten lediglich keine größeren Löcher vorhanden sein da sonst warme Luft und Staub eintreten und Alkoholdampf austreten könnte. Insgesamt werden 7 elektrische (Heizer, Pt1000, Feldspannung, Deckelheizer) und zwei Schlauchdurchführungen (Alkoholzufuhr, Probengas) benötigt.
Der auf der Innenseite des Deckels an M2-Schräubchen aufgespannte Heizdraht ( ca. 10 Ohm, 0,5 Watt) soll ein Beschlagen verhindern.
Der Verdampfer ist als ringförmiger Aluring ausgeführt und wird mit einem koaxialem Heizer ( 3 Ohm) erwärmt. In der Rinne befindet sich auch der Pt1000 Widerstand zur Temperaturmessung und Regelung. Die Feldspannung liegt an einem Netz aus dünnem Draht.
Zur Zuleitung des Alkohols in den Verdampfer dient ein Kupferröhrchen und das Probengas wird durch ein Messingröhrchen in die Kammer geleitet. Die elektrischen Durchführungen sind mit Schrauben realisiert die in passende Löcher in der Glasscheibe geschraubt werden, zum Schutz des Glases wurden Unterlegscheiben aus Kunststoff verwendet. Die Deckplatte wird mit Siliconkleber in einen PVC-Ring eingeklebt der auf den Kammerzylinder gesteckt wird.
Zur Föderung des Alkohols wird eine Schlauchpumpe verwendet. Da mittlerweile Schlauchpumpen für den Aquaristikbereich bei Ebay sehr günstig zu erhalten sind lohnt der Selbstbau nicht. Die verwendete OEM-Schlauchpumpe AP-40 hat bei 5V Betriebsspannung einen Durchsatz von einem Liter/Stunde. Das ist natürlich viel zuviel, deshalb wird die Pumpe gepulst betrieben um auf die erforderlichen 10 bis 30 Milliliter / Stunde zu kommen. Die Pumpe wird alle 2 Minuten für 3 Sekunden eingeschaltet. Eine 100 ml fassende PE-Flasche mit eingeschraubten Nippeln dient als Vorratsbehälter. Ebenso wie der Heizer wird die Pumpe erst aktiviert wenn die Temperatur der Bodenplatte -15°C unterschritten hat.

Betrieb:

Die Inbetriebnahme der Kammer ist einfach. Als Betriebsflüssigkeit wurde Isopropanol verwendet. Nach dem Einschalten beginnt die Kühlung zu arbeiten und die Pumpe fördert Alkohol in die Verdampferrinne. Erreicht die Bodenplatte eine Temperatur von -15°C schaltet der Arduino die Verdampferheizung ein. Der Sollwert der Heizung beträgt 40°C. Nach wenigen Minuten ist diese Temperatur erreicht und die Temperatur der Bodenplatte auf - 20°C gesunken. Nun sollten die ersten Spuren sichtbar werden. Durch die natürliche Radioaktivität sollte man alle paar Sekunden eine Spur sehen. Sieht man keine Spuren kann man mit einem seitlichen Blick in die Kammer den Zustand kontrollieren. Es dürfen nur wenige kleine Tröpfchen sichtbar sein die langsam zu Boden sinken. Sieht man dichteren Nieselregen oder gar Nebelschwaden arbeitet die Kammer nicht richtig. Der Grund kann zuviel Schmutz in der Kammer, zu wenig Alkohol in der Rinne oder auch eine zu niedrige oder zu hohe Verdampfertemperatur sein.
Manchmal bilden sich relativ stabile Wirbel aus die ein Arbeiten der Kammer zumindest über der gesamten Fläche verhindern und kaum zu beeinflussen sind. Dann ist es am Besten die Kammer auszuschalten und es ein, zwei Stunden später nochmal zu versuchen. Wie diese Wirbel entstehen konnte noch nicht geklärt werden, das ist offenbar ebenso wenig vorher zusagen wie das Wettergeschehen.
Wird der Kompressor ausgeschaltet sollte man bis zum nächsten Einschalten mindestens 5 Minuten warten. Diese Zeit ist notwendig um im Kühlsystem Druckausgleich zu erreichen. Ansonsten kann sich der Kompressor bei zu hohem Anlaufdruck überhitzen.

Röntgenstrahl (35kV, 500 nA) . Die Röntgen-strahlung erzeugt zahlreiche niederenergetische Comptonelektronen.

Betastrahlung einer Sr ⁹⁰ Quelle. Die schnellen Elektronen erzeugen nur wenige, sehr kleine Tröpfchen die auf der Aufnahme schwer zu sehen sind.

Thoron (Radon 220) Zerfall, dabei entstehen zahlreiche stark ionisierende Alpha-Teilchen.

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Allgemeines: Zur Beleuchtung der Kammer sind zwei LED-Zeilen vorgesehen. Jede Zeile besteht aus 9 weißen Leuchtdioden. Da die Dioden einen schmalen Abstrahlwinkel von 15° haben kann auf eine Zylinderlinse zur Bündelung des Lichts verzichtet werden. Jeweils drei LED's sind in Reihe geschaltet und können über einen 200 Ohm Widerstand direkt mit 15V versorgt werden.

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Demonstrating Resonance with Chladni Figures

https://youtu.be/OLNFrxgMJ6E?feature=shared

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Demonstrating Resonance with Chladni Figures - Christmas Lectures with Charles Taylor

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Wie bei der Lichtablenkung lässt sich zeigen, dass die Ortsabhängigkeit der Lichtgeschwindigkeit nach der Beziehung von (1916) gilt:

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Atommodell nach Niels Bohr I musstewissen Chemie

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Die Luftreibung nimmt quadratisch mit der Geschwindigkeit zu.

Die Querschnittsfläche
A des Körpers und der von der Form abhängige Luftwiderstandsbeiwert
Cw beeinflussen die Luftreibung.

Mathematisch gilt:

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Gleichförmige Bewegung

Bei gleichförmiger Bewegung

ist die Geschwindigkeit konstant in Betrag: v = s / t
es werden gleiche Strecken in gleichen Zeitabschnitte zurückgelegt.

ändert sich die Richtung der Bewegung nicht.

Mathematisch gesehen:

Bei gleichförmiger Bewegung wird in doppelter Zeit die doppelte Strecke zurückgelegt usw. Strecke und Zeit stehen direkt proportional zuenander.

Der Zeit-Weg-Graph einer gleichförmigen Bewegung ist eine Ursprungsgerade. Die Geschwindigkeit ist die Steigung der Gerade:  s = v ⋅ t

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Im Grundwissen kommen wir direkt auf den Punkt. Hier findest du die wichtigsten Ergebnisse und Formeln für deinen Physikunterricht. Und damit der Spaß nicht zu kurz kommt, gibt es die beliebten LEIFI-Quizze und abwechslungsreiche Übungsaufgaben mit ausführlichen Musterlösungen. So kannst du prüfen,…

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https://pse-info.de/Scheme:Magnetism

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systematische tabelle der chemischen elemente

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Interaktives Periodensystem der Elemente mit atomaren, chemischen, physikalischen Angaben und Isotopen.

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https://youtu.be/xWGPHs7y2u0

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Playing with Big Magnet Balls | Magnetic Games

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Freier Fall in der Vakuumröhre - Realexperiment

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Brian Cox visits the world's biggest vacuum | Human Universe - BBC

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Planeten - Expedition ins Sonnensystem (360° Video)

Das Sonnensystem zum Greifen nah: Raumsonden, wie Cassini oder New Horizons, haben die verschiedenen Planeten unseres Sonnensystems erkundet und auf diesen fremdartigen Welten Spannendes und Beeindruckendes entdeckt. So wissen wir schon heute, was Astronauten dort erleben können. Reist mit uns zu diesen Welten und lernt die Naturwunder der Planeten kennen – vom Mars über die Oberfläche eines Kometen bis hin zu den vier Gasriesen und dem fernen Zwergplaneten Pluto. Da ein Besuch bei uns im Planetarium derzeit leider nicht möglich ist, stellen wir euch hier eine Fassung in 360° zur Verfügung. Mithilfe einer VR-Brille könnt ihr in die spektakulären Landschaften dieser fremdartigen Welten eintauchen. Alternativ könnt ihr das Video auch im Browser betrachten.

https://www.youtube.com/watch?v=p6wkDHXY1po

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Planeten - Expedition ins Sonnensystem | VR | 360° Video

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Energieumwandlung

Energie kann zwischen verschiedenen Energieformen umgewandelt werden, z.B. von potentieller in kinetische Energie.

Finden mehrere Energieumwandlungen hintereinander statt, so werden diese häufig in einem Energieflussdiagrammen dargestellt.

Spiel Energieumwandlung
https://www.planet-schule.de/frage-trifft-antwort/spieldetails/energieumwandlung.html

Energieerhaltungssatz

In einem geschlossenen (reibungsfreien) System bleibt die Gesamtenergie gleich, wenn es von außen nicht beeinflusst wird.

Eges = Ekin + Epot + Espann + Echem + Eelek + Etherm + ... = konstant.

Dabei können sich die einzelnen Anteile der Energieformen fortlaufend ändern.

Beispiel: einem Skater in der Halfpipe.

Energie Entwertung

Bei einer Umwandlung geht jedoch zumeist ein kleiner Teil nicht in die gewünschte Energieform über und steht anschließend nicht mehr für weitere Umwandlungen zur Verfügung.

Arbeit

Der Betrag der verrichteten Arbeit , um den sich die Energie eines Systems bei einem Vorgang verändert.
W = ΔE = Enachher − Evorher

Wenn eine konstante Kraft mit dem Betrag F längs eines Weges s wirkt, so wird die Arbeit W verrichtet:
W = F ⋅ s

Wichtige Typen der Arbeit sind: Hubarbeit, Beschleunigungsarbeit, Spannarbeit und Reibarbeit.

Quelle: https://www.leifiphysik.de/mechanik/arbeit-energie-und-leistung

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Teil- und Gesamtbilanz / Wie viele Energie für welche Prozesse? / Ökologie unter die Lupe

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Teil- und Gesamtbilanz / Wie viele Energie für welche Prozesse? / Ökologie unter die Lupe

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Quellen:

Argumente für die GLÜHHBIRNE
https://www.gluehbirne.ist.org/

ETH Zürich
https://ethz.ch/de/utils/search.html?q=energiesparlampen&language=de&type=documents

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https://www.youtube.com/watch?v=ihbEv21ZfnM

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ttt vom 29. April 2012 - Filmvorstellung 'Bulb Fiction' (Thema Energiesparlampen)

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Bulb Fiction: Dokumentarfilm/Politik-Doku 2011 von Daniel Zuta/Thomas Bogner. Auf DVD und Blu-Ray

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Widerstände R und andere zweipolige passive elektrische Bauelemente, für die sich zeitunabhängig eine Spannung U aufgrund einer Stromstärke I angeben lässt, ist die physikalische Größe Elektrischer Widerstand definiert als das Verhältnis Spannung zu Stromstärke.

Daneben wird der differentielle Widerstand definiert als die Änderung der Spannung in Bezug auf eine zugehörige (differentiell) kleine Änderung der Stromstärke.
Diese Bauelemente haben eine Kennlinie, die in einem kartesischen UI-Koordinatensystem durch dessen Nullpunkt geht.

In der Idealisierung eines ohmschen Widerstandes ist diese Kennlinie eine Gerade, und der elektrische Widerstand ist eine Konstante, die für jede Stromstärke gilt. Für die übrigen passiven Bauelemente können Widerstand und differentieller Widerstand an jedem Punkt der Kennlinie anders sein.

Zweipolige Bauelemente, deren Kennlinien nicht durch den Nullpunkt gehen, sind Energiequellen.
Ihr Verhalten wird meistens anhand einer Ersatzschaltung aus einer idealen Strom- oder Spannungsquelle und passiven Bauelementen mit deren Eigenschaften beschrieben.

Der differentielle Widerstand kann gemessen oder aus der Ableitung der Kennlinie am gewünschten Punkt berechnet werden. Er wird verwendet, um das Kleinsignalverhalten von Bauelementen zu beschreiben.

Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Differentieller_Widerstand

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I(U) Kennlinien und elektrische Widerstand R

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I(U) Kennlinien und elektrische Widerstand R

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OHMsches Gesetz / Widerstand:

Bei vielen elektrischen Leitern die Spannung U, die über dem Leiter abfällt, proportional ist zur Stärke I des Stroms, der durch den Leiter fließt.

I ~ U
I ~ 1 / R

Diese Proportionalität bezeichnet man als das OHMsche Gesetz und beschreibt sie durch die Gleichung

I = U / R

Den Proportionalitätsfaktor 1 / R
R bezeichnet man als elektrischen Widerstand.

Der Widerstand ist der Quotient aus der über dem Leiter abfallenden Spannung und der Stärke des Stroms, die durch den Leiter fließt.

(*)  R = U / I

Die Einheit des elektrischen Widerstands ist das Ohm  [R] := 1Ω (Ohm)

Spezifischer Widerstand

Der spezifische Widerstand ρ ist eine Materialkonstante des verwendeten Materials. Für den spezifische Widerstand gilt:

ρ = R ⋅ A / l

Der Widerstand eines Leiters berechnet man mittels

R = ρ ⋅ l / A

Gute Leiter wie Silber oder Kupfer haben einen geringen spezifischen Widerstand, Isolatoren einen sehr hohen spezifischen Widerstand.

Innenwiderstand R i von Quellen

Bei einer belasteten realen Spannungsquelle unterscheiden sich

Ukl  = Klemmenspannung und
U₀ = Leerlaufspannung

Der Kurzschlussstrom ergibt sich aus

Imax = U₀ / Ri

Kennlinien: I(U) oder U(I)

Bei der U-I Kennlinie wird die Spannung als unabhängige Größe eingestellt und den Strom als davon abhängige Größe wird gemessen:
U - Rechtsachse
I - Hochachse:  I = U / R

Bei der I-U Kennlinie ist nun die Rechtsachse mit dem Strom I belegt:
I - Rechtsachse
U - Hochachse: U = R ⋅ I

Bei ihr ergibt sich der Widerstand direkt aus der Geradensteigung bzw. aus der Steigung der Tangente an die Kennlinie.

Unterschiedliche Leiter besitzen in der Regel unterschiedliche U-I bzw. I-U Kennlinien.

Bei Leitern, die als Kennlinie eine Ursprungsgerade besitzen, bei denen also Strom und Spannung zueinander proportional sind, gilt das ohmsche Gesetz und sind typische ohmsche Widerstände. Drähte aus dem Material Konstantan erfüllen diese Voraussetzung sehr gut, sie sind daher sog. ohmsche Widerstände.

Bei allen anderen sind die Graphen zu I(U) oder U(I) meistens keine Gerade.

Achtung (*)  I(U) = U / R

ist dann nicht das Gesetz von Ohm!
Es ist vielmehr die Definition des Widerstandes.

Nach dieser Definition kann in jedem Punkt - auch einer gebogenen - Kennlinie der Widerstandswert berechnet werden.

Nur wenn dieser Wert längs der Kurve stets den gleichen Wert hat (dies ist bei einer Ursprungsgerade der Fall) gilt das ohmsche Gesetz!

Aus dem U(I) = R ⋅ I Diagramm kann der Widerstandswert R über die Steigung ermittelt werden.

Video: Was ist eine UI-Kennlinie ?

Typische nicht ohmsche Widerstände

Einfache Metalldrähte erfüllen die Voraussetzungen des Ohmsches Gesetz häufig nur in einem eng begrenzten Spannungs- bzw. Strombereich:
Glühlampen sind ein typisches Beispiel für Widerstände, die nicht dem Gesetz von Ohm folgen. Bei geringen Spannungen fließt hier ein verhältnismäßig größerer Strom als bei größeren Spannungen. Ursache dafür ist die Erwärmung des Glühfadens durch den Stromfluss.

Mit steigender Temperatur nimmt der Widerstand R des Glühfadens zu, der Widerstand ist also nicht konstant.

Metalldrähte sind daher keine idealen ohmschen Widerstände. Aber wenn man einen Metalldraht jedoch durch Kühlung auf konstanter Temperatur gehalten wird, so erfüllt sich auch das Gesetz von Ohm.

Aufgabe zu I(U) Kennlinien

Quelle und Aufgaben:

Leifiphysik: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/widerstand-spez-widerstand

https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/widerstand-spez-widerstand/versuche/kennlinien-verschiedener-leiter

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Differentielle Widerstand unterschiedliche elektronische Elementen

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The Fearless Engineer (E-Technik & Programmieren)

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Was ist eine UI-Kennlinie ? | Lerne Elektronik

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PhotonLab - Digitalunterricht
https://photonlab.h5p.com/content/1291314958702865067

PhotonLab - Quantenzuffalsgenerator - Buch
https://photonlab.h5p.com/content/1291332094320959517

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https://photonlab.h5p.com/content/1291364934625581657#h5pbookid=1291364934625581657&section=top&chapter=h5p-interactive-book-chapter-8379d18f-680f-4621-98b6-3a70dc4c2d93

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Quantenbuch 1 - Quantenphysik für Einsteiger

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Elektrische Arbeit und Leistung
https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/elektrische-arbeit-und-leistung

Wiederholung zur E-Lehre:  U, I , R

Aufgaben zur elektrischen Energie und Leistung

AB-Elektrischen Energie und Leistung

AB-Serienschaltung

AB-Widerstandsschaltungen 1

AB-Widerstandsschaltungen 2

AB-Widerstandsschaltungen 3

Komplexere Schaltkreise | LEIFI Physik
https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/komplexere-schaltkreise

AB-komplizierte Widerstandsschaltungen

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Wechselspannung:
Scheitelwert und Effektivwert:

Der Effektivwert Ueff (üblich ist die Schreibweise U ohne den Index "eff") entspricht dem Wert der Gleichspannung, der die gleiche Wirkung hat wie das entsprechende Quadrat der Wechselspannung.

Bei Wechselstrom gibt der Effektivwert den Wert an, den eine Gleichstrom haben müsste, damit er die gleiche Wärmewirkung hat wie der Wechselstrom.
Wird bei der Angabe von Wechselspannung keine zusätzliche Angabe gemacht, so ist immer der Effektivwert gemeint.

Zwischen dem Effektivwert U und dem Scheitelwert û besteht folgender Zusammenhang:
Scheitelwert = √2 · Effektivwert
û = √2· U

für Wechselstrom gilt entsprechend:
î = √2 · I

Bei der im Haushalt üblichen Wechselspannung von
U~ = 230 Volt handelt es sich ebenfalls um den Effektivwert.

Mathematisch gesehen ist der Effektivwert das Integral über das Quadrat der sinusförmigen Spannung bzw. des sinusförmigen Stromes während einer Periodendauer.

https://de.wikipedia.org/wiki/Spitze-Tal-Wert
https://www.elektrotechnik-fachwissen.de/wechselstrom/effektivwert.php

Energieübertragung

Energieübertragung mit Hochspannung

Hochspannung am Walchenseekraftwerk

Aufgabe zur Energieübertragung mit Hochspannung

Wiederholung wichtiger Lerninhalte des 1. Halbjahres

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Atome

Rutherford

Spektren - Gitter - Prisma

Licht der Atome (Version 2)

Spektroskopbau

Linienspektren

Energieniveaus im Atom

Aufgaben zu den Energieniveaus im Atom

Röntgenstrahlung

Aufgaben zur Röntgenstrahlung

Nachweisgeräte für radioaktive Strahlung

Radioaktivität, Strahlungsarten

Alpha-, Beta-, Gamma-Strahlung

Zerfallsschema beim Alpha- und Beta-Zerfall

Arbeitsblatt zum Zerfallsgesetz

Aufgaben zum Zerfallsgesetz

Aufgaben zum Reaktorunfall in Tschernobyl

Arbeitsblatt Massendefekt

Kernspaltung U235

Kernspaltung (Version 2)

Aufgabenblatt zum Massendefekt (mit Lösungen)

Arbeitsblatt zur Kernfusion in der Sonne

Strahlenexposition

Strahlenschutz und Dosimetrie

Antworten zu Strahlenschutz und Dosimetrie

Aufbau der Materie (PowerPoint)

Kernfusion (PowerPoint von Johann Höger)

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Geschichte der Weltbilder:

1. Dokumental TerraX von Harald Lesch:
https://www.youtube.com/watch?v=Wbfp4_HQQPM

2. Podcast: Hypatia von Alexandria:
https://www.youtube.com/watch?v=9qar-dVOUNE
oder
https://www.br.de/mediathek/podcast/radiowissen/hypathia-eine-aussergewoehnliche-philosophin-der-antike/1670314

3. Erastostenes Carl Sagan:
https://www.youtube.com/watch?v=G8cbIWMv0rI

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Die Milchstraße:

1. DLR
https://www.dlr.de/content/de/artikel/news/2020/04/20201203_satellitenmission-gaia-kartiert-die-milchstrasse.html

Planeten:

1. Carl Sagan, Leben auf andere Planeten:
https://www.youtube.com/watch?v=VU9xCiA9hiw

2. Die Erde Carl Sagan: "Ein fahler blauer Punkt"
https://www.youtube.com/watch?v=iTzcVJPxDuA

Das Universum:

1. https://www.youtube.com/watch?v=2s1qTUqOv88

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DLR – Satellitenmission Gaia kartiert die Milchstraße

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Die Satellitenmission Gaia widmet sich einem Mammutprojekt: Sie erstellt den bislang umfangreichsten und genauesten Sternenkatalog. Am 3. Dezember 2020 wurde der erste Teil des dritten Kataloges...

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Eigenschaften von Permanentmagneten

Permanentmagnete besitzen zwei unterschiedliche Pole: einen Nordpol und einen Südpol.

Gleichartige Pole stoßen sich ab, ungleichartige Pole ziehen sich an.

Zerbrichst du einen Stabmagnet, so entstehen zwei Magnete, von denen wieder jeder Magnet einen Nordpol und einen Südpol hat.

Modell der Elementarmagnete

Modellhaft können wir ein Magneten immer weiter in Magnete zerteilen, bis wir kleinste, unteilbare Elementarmagnete haben. Auch diese haben jeweils Nord- und Südpol.

Mit Hilfe des Modells der Elementarmagnete kannst du viele Phänomene erklären: das Magnetisieren von Eisen, das  Entmagnetisieren durch Erhitzen und das Entmagnetisieren durch Erschütterung.

Magnetische Influenz

Wenn du einen Magneten Nahe an einen zuvor nicht magnetischen Eisenstab bringst, wird dieser zu einem Magneten - diesen Vorgang nennt  man magnetische Influenz.

Die im Eisen enthaltenen Elementarmagnete richten sich dabei aus.

Magnetische Influenz tritt bei ferromagnetischen Stoffen wie Eisen, Kobalt, Nickel auf.

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Magnetfeld und Feldlinien (Video)

Das Magnetfeld ist der Wirkungsbereich eines Magneten. Es beschreibt seine Kraftwirkung auf einen anderen Magneten.

Magnetfelder können mit Feldlinienbildern dargestellt werden.

Magnetische Feldlinien verlaufen außerhalb des Magneten vom Nord- zum Südpol und schneiden sich nicht.

Die Erde ist von einem Magnetfeld umgeben. Am geografischen Nordpol ist der magnetische Südpol.

Kraft zwischen Magnetpolen

Gleichartige Pole stoßen sich ab, verschiedenartige Pole ziehen sich an.

Der Betrag der (anziehenden oder abstoßenden) Kraft wächst mit der "Stärke" der Magnetpole.

Der Betrag der (anziehenden oder abstoßenden) Kraft sinkt mit der Vergrößerung des Abstands zwischen den Magnetpolen.

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Was ist ein Magnetfeld und wie sieht es aus? - einfach und anschaulich erklärt

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https://www.dailymotion.com/video/x8h8jq9

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Watch wie schallwellen funktionieren experimente - 0world on Dailymotion