Physik Klasse 10

Themen in Physik Klasse 10

• Schwingungen und Wellen
• Schall
• Elektrisches und magnetisches Feld
• Induktion
• Kernenergie

Lektionen für diese Klassenstufe

• Akustik

  Dopplereffekt

  In dieser Lektion lernst du, warum sich die Tonhöhe eines vorbeifahrenden Rettungswagens ändert, obwohl das Martinshorn immer denselben Ton aussendet. Du verstehst den Dopplereffekt bei Schallwellen und rechnest mit einer Näherungsformel die wahrgenommene Frequenz bei Annäherung und Entfernung der Schallquelle aus.

• Akustik

  Mechanische Wellen

  In dieser Lektion lernst du, wie sich eine Schwingung als Welle durch einen Stoff ausbreitet. Du unterscheidest Quer- und Längswellen und berechnest die Ausbreitungsgeschwindigkeit aus Wellenlänge und Frequenz.

• Akustik

  Resonanz in der Physik: Eigenfrequenz und Schwingung

  Resonanz in der Physik bedeutet, dass ein schwingungsfähiges System besonders stark mitschwingt, wenn es im Takt seiner Eigenfrequenz angeregt wird. In dieser Lektion lernst du, warum eine Schaukel mit kleinen Schüben immer höher fliegt, wie du die Eigenfrequenz berechnest und warum Resonanz bei Gitarren nützlich, bei Brücken aber gefährlich sein kann.

• Akustik

  Schall und Schwingungen

  In dieser Lektion lernst du, wie Schall als Schwingung entsteht und sich als Welle in einem Medium ausbreitet. Du verstehst den Zusammenhang von Frequenz, Wellenlänge und Schallgeschwindigkeit, lernst die Schallgeschwindigkeit in verschiedenen Stoffen kennen und kannst damit rechnen, etwa um die Entfernung eines Gewitters zu bestimmen.

• Akustik

  Schwingungen und Pendel

  In dieser Lektion lernst du, was eine Schwingung ist und wie ein Fadenpendel gleichmäßig hin- und herschwingt. Du rechnest mit der Formel T² = 4 · π² · l / g und findest heraus, warum die Periodendauer eines Pendels nicht von seiner Masse, sondern nur von seiner Länge abhängt.

• Atomphysik

  Halbwertszeit berechnen

  Die Halbwertszeit gibt an, nach welcher Zeitspanne genau die Hälfte eines radioaktiven Stoffes zerfallen ist. In dieser Lektion lernst du die Zerfallsformel N ist gleich N-null mal ein Halb hoch t durch T, rechnest Beispiele zu Iod-131 und zur Altersbestimmung mit Kohlenstoff-14 und erfährst, warum der radioaktive Zerfall ein Zufallsprozess ist.

• Atomphysik

  Kernkraftwerk – Funktionsweise

  Ein Kernkraftwerk erzeugt elektrischen Strom, indem es die bei der Kernspaltung freiwerdende Wärmeenergie über Dampf und Turbine in einem Generator in elektrische Energie umwandelt. In dieser Lektion lernst du die Funktionsweise Schritt für Schritt kennen und erfährst sachlich, warum Deutschland 2023 seine letzten Kernkraftwerke abgeschaltet hat.

• Atomphysik

  Kernspaltung und Kernfusion

  In dieser Lektion lernst du, wie bei Kernspaltung und Kernfusion Energie aus Atomkernen frei wird. Du vergleichst beide Vorgänge, verstehst die Kettenreaktion und rechnest mit E = m · c² selbst nach, wie viel Energie aus einem winzigen Massendefekt entsteht.

• Atomphysik

  Radioaktivität

  In dieser Lektion lernst du, wie instabile Atomkerne zerfallen und welche drei Strahlungsarten dabei auftreten. Du rechnest mit der Halbwertszeit und kennst die drei Grundregeln des Strahlenschutzes.

• Elektrizität

  Das elektrische Feld

  In dieser Lektion lernst du, wie geladene Körper aufeinander wirken, ohne sich zu berühren. Du beschreibst das elektrische Feld mit Feldlinien, unterscheidest homogenes und radiales Feld und berechnest die Feldstärke aus Kraft und Ladung.

• Elektrizität

  Elektromagnetische Induktion

  In dieser Lektion lernst du, wie aus Bewegung und Magnetismus elektrische Spannung entsteht. Du verstehst, wann eine Spannung induziert wird, wie Generator und Transformator funktionieren, wie die Lenzsche Regel die Richtung bestimmt und wie du die Spannung am Transformator berechnest.

• Elektrizität

  Halbleiter

  In dieser Lektion lernst du, was Halbleiter von Leitern und Isolatoren unterscheidet und wie Dotierung ihre Leitfähigkeit gezielt verändert. Du berechnest mit dem ohmschen Gesetz den Vorwiderstand für eine LED und verstehst, warum eine Diode Strom nur in eine Richtung durchlässt.

• Elektrizität

  Wechselstrom

  Wechselstrom ist die Stromart, die aus jeder Steckdose kommt, und ändert ständig seine Richtung. In dieser Lektion lernst du den Unterschied zwischen Gleichstrom und Wechselstrom, rechnest mit der Formel für den Effektivwert und erfährst, warum die Netzspannung als 230 Volt angegeben wird, obwohl sie ständig schwankt.

• Energie

  Gasgesetze

  Gasgesetze beschreiben, wie Druck, Volumen und Temperatur eines eingeschlossenen Gases zusammenhängen. In dieser Lektion lernst du die allgemeine Gasgleichung p1 · V1 / T1 = p2 · V2 / T2 kennen, rechnest Beispiele zu Fahrradpumpe und Autoreifen und erfährst, warum die Temperatur dabei immer in Kelvin eingesetzt werden muss.

• Energie

  Wärmekraftmaschine Wirkungsgrad

  Eine Wärmekraftmaschine wandelt einen Teil zugeführter Wärme in mechanische Arbeit um, etwa im Verbrennungsmotor oder in einem Kraftwerk. In dieser Lektion lernst du die Formel für den Carnot-Wirkungsgrad ηC = 1 - Tk / Tw, rechnest Beispiele zu Kraftwerksturbinen und erfährst, warum kein realer Motor diese theoretische Grenze erreicht.

• Energie

  Wärmepumpe: Funktionsweise und Leistungszahl

  Die Wärmepumpe Funktionsweise lässt sich in einem Satz sagen: Eine Wärmepumpe entzieht der Umgebung Wärme und hebt sie mit elektrischer Energie auf eine höhere Temperatur, sodass sie zum Heizen taugt. In dieser Lektion lernst du den Kältemittelkreislauf kennen, berechnest die Leistungszahl und verstehst, warum aus einer Kilowattstunde Strom mehrere Kilowattstunden Wärme werden.

• Mechanik

  Der freie Fall

  In dieser Lektion lernst du, wie sich ein Körper bewegt, der ohne Luftwiderstand zu Boden fällt. Du berechnest Fallstrecke und Geschwindigkeit mit der Fallbeschleunigung und verstehst, warum im Vakuum eine Feder genauso schnell fällt wie ein Hammer. Dazu kommen typische Fehler, der Unterschied zum Fall mit Luftwiderstand und Beispiele aus dem Alltag wie Fallschirmspringen und Bungee.

• Mechanik

  Drehmoment berechnen

  Das Drehmoment beschreibt, wie stark eine Kraft einen Körper um eine Drehachse dreht. In dieser Lektion lernst du die Formel M ist gleich F mal r mal Sinus Alpha, rechnest Beispiele zum Schraubenschlüssel und erfährst, warum der Winkel zwischen Kraft und Hebelarm über die Wirkung entscheidet.

• Mechanik

  Gravitation

  In dieser Lektion lernst du das Newtonsche Gravitationsgesetz kennen, mit dem sich die Anziehungskraft zwischen zwei beliebigen Massen berechnen lässt. Du rechnest mit der Formel F = G · m1 · m2 / r² und findest heraus, warum du auf dem Mars weniger wiegen würdest als auf der Erde.

• Mechanik

  Impuls und Impulserhaltung

  In dieser Lektion lernst du, was der physikalische Impuls ist und warum er in einem abgeschlossenen System immer erhalten bleibt. Du rechnest zwei Beispiele zu Stoßvorgängen durch, lernst den Unterschied zwischen elastischem und unelastischem Stoß kennen und erfährst, wie Raketen sich allein mithilfe der Impulserhaltung im All fortbewegen.

• Mechanik

  Kreisbewegung

  In dieser Lektion lernst du, wie man die Geschwindigkeit eines Körpers auf einer Kreisbahn berechnet und warum trotz gleichbleibender Geschwindigkeit eine Beschleunigung wirkt. Du rechnest mit den Formeln v = 2 · π · r / T und F = m · v² / r und lernst den Unterschied zwischen Zentripetal- und Zentrifugalkraft.

• Mechanik

  Wurfbewegungen

  In dieser Lektion lernst du, wie sich der waagerechte Wurf aus zwei unabhängigen Bewegungen zusammensetzt: einer gleichförmigen Bewegung in Wurfrichtung und dem freien Fall nach unten. Du rechnest mit den Formeln h = ½ · g · t² und x = v0 · t und bestimmst Fallzeit und Wurfweite.

• Optik

  Linsengleichung berechnen

  Die Linsengleichung verbindet Brennweite, Gegenstandsweite und Bildweite einer Sammellinse in einer einzigen Formel. In dieser Lektion lernst du, wie du mit 1 durch f ist gleich 1 durch g plus 1 durch b die Bildweite berechnest, rechnest zwei Beispiele zur Fotokamera und verstehst, wann eine Linse als Lupe wirkt.

• Optik

  Optische Geräte: Lupe, Mikroskop und Fernrohr

  Lupe Mikroskop Fernrohr haben eines gemeinsam: Sie vergrößern den Sehwinkel mit Sammellinsen, damit du kleine oder ferne Dinge besser erkennst. In dieser Lektion lernst du, wie die drei Geräte aufgebaut sind, wie du ihre Vergrößerung berechnest und warum starke Vergrößerung nicht automatisch ein scharfes Bild bedeutet.