Übungsbeispiele und Vorbereitung zur neuen Reifeprüfung

Übungsbeispiele und Vorbereitung zur neuen Reifeprüfung

Vorbereitung zur Matura
in Physik
nach dem neuen Reifeprüfungsmodell
Peter Dullnig
06.04.2015
1. Astronomie, Astrophysik und Kosmos
 Aufbau des Universums (Sonnensystem, Milchstraße, Galaxienhaufen, Entfernungs-verhältnisse)
 Entstehung von Jahreszeiten, Sonnen- und Mondfinsternissen, Wendekreis, Polarkreis
 Kopernikanische Wende
 Keplersche Gesetze
 Newtonsche Gravitationstheorie
 Bewegung von Satelliten und Raumflugkörpern
 Information aus der extraterrestrischen elektromagnetischen Strahlung
 kosmische Strahlung und ihre Wechselwirkung mit der Erdatmosphäre
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http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/12_Von_Aristoteles_bis_Kepler_Kompetenzen.pdf
Fragen: A20, A23
Erläutere kurz die wichtigsten 2 Weltbilder im Laufe der Geschichte und ihre Merkmale sowie die
wichtigsten Vertreter
Erläutere das Newtonsche Gravitationsgesetz und die Geschichte seiner Entdeckung. Geh dabei
speziell darauf ein, wie Newton einerseits die Idee zum Gravitationsgesetz erhielt und wie er aus
dieser Idee mit Hilfe der Keplerschen Gesetze das Gravitationsgesetz entwickelte
Bestimmung der Gravitationskonstante durch Cavendish-Drehwaage
Erläutere den Unterschied Stern – Planet, gehe dabei auch auf den Begriff Wandelstern ein.
Erläutere die Begriffe Polarkreis, Wendekreis, Frühlings-, Sommer-, Herbst- und Winterbeginn verwende die Abbildungen und die drei Keplerschen Gesetze;
Warum sind Sommer und Winter unterschiedlich lang?
N
S
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Schätze die Bahngeschwindigkeit der Erde auf ihrem Weg um die Sonne ab!
(8)
Wie groß ist die erste und die zweite kosmische Geschwindigkeit? (vgl. Buch 6 S. 23, Abb. 13.19)
Leite die notwenigen Bedingungen für die erste kosmische Geschwindigkeit ab!
Hinweis: das ist jene Geschwindigkeit, die ein Körper haben müsste, damit er als Satellit an der
Erdoberfläche kreist
(9)
http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/13_Newtons_Gravitationsgesetz_Kompetenzen.pdf
Frage A6, A11
(10)
http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/Maturafragen_zu
_BB6.pdf
Frage 30, 31, 32
Zur Erklärung der Gezeiten siehe auch:
http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/gravitationsgesetz-undfeld/ausblick
(11)
Was heißt Präzessionsbewegung der Erdachse? Was hat das
mit den Gezeitenkräften und der Kreiselbewegung zu tun?
Hinweis: Regel vom gleichsinnigen Parallelismus beim
Drehimpuls im nicht abgeschlossenen System
2. Berühmte Versuche
 Galilei (Versuche mit der schiefen Ebene, Pendel, freier Fall)
 Millikan-Versuch
 Rutherfordscher Streuversuch (Atommodell)
 Michelson-Morley (Äther)
 Oersted (magnetische Wirkung von Strömen)
 Faraday: Generator und Motor
 Einsteinsche Erklärung des Photoeffekts
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Welche Versuche hat Galilei mit der schiefen Ebene gemacht? Was hat er damit gezeigt? Welche
Vorteil hat die schiefe Ebene gegenüber dem freien Fall? (vgl. Buch 5, S. 5)
Welcher Fallversuch wird Galilei nachgesagt? Und wie kann man logisch argumentieren, dass leichte
und schwere Körper immer gleich schnell fallen müssen? (vgl. Buch 5 S. 5)
Wie kam Galilei auf seinen Trägheitssatz (vgl. Buch 5, S. 72); Welche Energiearten treten beim Fadenpendel auf?
Kräfte auf der schiefen Ebene einzeichnen und berechnen können
Welche Kugel kommt schneller am Ende einer schiefen Ebene an: Eine, die reibungsfrei gleitet oder
eine die „reibungsfrei“ rollt?
Erläutere den Millikan Versuch zur Bestimmung der Elementarladung (vgl. Buch 6, S. 115)
Gehe dabei auf die Beziehung
ein und überlege wie Millikan die Masse der Öltröpfchen
bestimmen konnte. Welche enormen Vorteil hat der Plattenkondensator dabei?
Im realen Experiment konnte Millkan die Tröpfchen nur sehr schwer vollständig zur Ruhe bringen,
sondern er musste immer die Geschwindigkeit der auf oder absteigenden Tröpfchen messen. Welche Probleme sind damit verbunden?
Wie schnell sind die Elektronen in einem Draht? Wie lässt sich das ermitteln? (vgl. Buch Nr.6 S. 123)
Wie kann man aus dem Periodensystem der Elemente und der Dichte von Cu (8,92g/cm3) auf die
Anzahl der freien Elektronen schließen? (Ann: Jedes Cu Atom stellt 1 e- für den Stromtransport zur
Verfügung)
Welche Ladungseigenschaften haben Quarks?
(vgl. dazu auch Frage A6 aus
http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/23_Grundlagen_der_Elektrizitaet_1_Kompetenzen.pdf)
Warum geht das Licht immer gleich an, wenn man einschaltet trotz der geringen Geschwindigkeit
der Elektronen?
Oerstedt Versuch – Aufbau und Erkenntnisse
Welche Entdeckungen hat Faraday im 19. Jahrhundert gemacht, die schließlich zu Motor und zu
Generator geführt haben?
Erkläre anhand des Modells die Funktion des Elektromotors
und des Generators.
Wie kommt es zur Drehung der Leiterschleife, wenn Strom
fließt?
Welche Spannung erhält man umgekehrt, wenn die
Leiterschleife mechanisch mit der Winkelgeschwindigkeit ω gedreht wird?
Setze dazu den magnetischen Fluss (t) in das Induktionsgesetz ein und zeige, dass sich ein
sinusförmiger Spannungsverlauf ergibt!
Aufbau und Prinzip des Michelson-Morley Experimentes, Bedeutung für die Relativitätstheorie
Wofür bekam Einstein den Nobelpreis?
Gehe auf den Effekt ein und das Problem, dass die klassisches Physik damit hatte.
3. Energie
 Arbeit und Energie
 Energieerhaltung, Energieumwandlung
 Energietransport, Energieentwertung, Energiearten
 Leistung und Leistungsberechnungen
 Perpetuum Mobile erster und zweiter Art
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Wie ist die Arbeit physikalisch definiert? (Formel, Einheit, Erklärung) Welche Arten kennst Du (Beispiele)?
Wie lässt sich beim Radfahren bergauf Kraft sparen? Spart man dabei Arbeit?
Leistet du beim Tragen einer Tasche in der Ebene Arbeit? Wie sieht es beim Heben aus?
Was ist Energie? Gib 2 Beispiele an!
Du hebst eine Hantel hoch und sie fällt dir aus der Hand auf Deine Zehen. Beschreibe, welche Arbeitsarten dabei umgesetzt werden!
Hubarbeit (Potentielle Energie) und Beschleunigungsarbeit (kinetische Energie): Wie berechnest Du
diese? Wie kann man sie aus der Definition der Arbeit ableiten?
Was ist die elastische Energie?
Welche Energiearten sind beim Stabhochsprung beteiligt? (vgl. Buch Nr.5 S. 95)
http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/09_%20Arbeit_und_Energie_Kompetenzen.562036.pd
f
(A6, A11, A12 – Vergleiche insbesondere: 2 Fahrzeuge mit 80km/h gegeneinander , ein Fahrzeug
mit 160km/h gegen eine Mauer, A14)
Was ist physikalisch Leistung? Einheit? Was ist ein PS?
Welche Leistung kann der Mensch bringen?
Was ist 1kWh? Ist Stromenergie eigentlich billig oder teuer? (vgl. Buch Nr. 5 S. 90)
Wieviele Menschen müssten mindestens für den Antrieb eines Föns (1200W) sorgen, wenn der
notwendige Strom ausschließlich von diesen geliefert wird?
Ein Kran hebt eine Masse von 200 kg in 7 Sekunden 24 m hoch. Wie groß sind Arbeit und Leistung?
Wieviel Energie wird bei einem Blitz umgesetzt? Schätze zuerst und vergleich dann durch eine
Rechnung! (Buch Nr. 6 S. 132)
Zum Vergleich: AA-Batterie 2000mAh (1,5V)  W = 2∙3600∙1,2 = 10800 J
Erläutere den Energiesatz am Maxwellschen Rad! Wohin „verschwindet“ die Energie am Umkehrpunkt?
Zeige, wie sich mit Hilfe des Energiesatzes die Endgeschwindigkeit und die Rotationsgeschwindigkeit des Rades bestimmen lässt!
Perpetuum Mobile Erster Art und zweiter Art: Erläutere die Unterschiede und Bedeutung in der
Physik!
4. Erhaltungsgrößen
 Energieerhaltung
 Impulserhaltung (Stöße, Autounfall, Billard, Raketenprinzip, elastisch-unelastisch)
 Kraftstoß – Impulsänderung im nicht abgeschlossenen System
 Drehimpulserhaltung und Drehimpuls im nicht abgeschlossenen System
 Ladungserhaltung
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Energiesatz siehe 3.
Erläutere die Definition, Einheit, Bedeutung von Impuls und Impulssatz!
Wie hängen Impulssatz und 3. Newtonsches Axiom zusammen?
Unterschiede zwischen plastischen und elastischen Stößen, Beispiele (Kugelstoßpendel, Tennisball,
Plastilinkugel, Meteor der einschlägt, Schifahrer die zusammenkrachen…)
Energie und Impulssatz für gerade, zentrale Stöße aufstellen können (elastisch und plastisch)
http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/10_Impuls_Kompetenzen.pdf
Fragen: A1, A2, A5, A11, A13, A15, A16
Erläutere die Definition von Drehmasse, Drehenergie und Drehimpuls!
(8)
Ein Käfer fährt auf dem Rand einer Scheibe Karussell. Nun krabbelt er in Richtung des Mittelpunktes
der Scheibe. Nehmen folgende Größen des Systems Insekt-Scheibe dabei zu oder ab oder bleiben
sie gleich: A) Drehmasse (Trägheitsmoment), B) Drehimpuls, C) Winkelgeschwindigkeit?
(9)
Was besagt der Drehimpulssatz? Welche Experimente zum Drehimpulssatz kennst du? (Drehschemelversuche)
http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/11_Rotationen_%20Kompetenzen.pdf
A1, A10, A11, A13, A15, A17
Wie lautet das Gesetz der Ladungserhaltung, Erläutere als Beispiel den + Zerfall!
(10)
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5. Naturphänomene
 Lichtbrechung und -reflexion
 Optische Phänomene in der Natur (Regenbogen, Himmelsfarben, Luftspiegelungen)
 Polarlichter
 Gezeitenwirkung des Mondes auf der Erde und Gezeitenwirkungen im Kosmos
 Tag, Nacht und Jahreszeiten
 Mondphasen, Finsternisse
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Lichtbrechung und Lichtreflexion: siehe 6. Physik bis 1700
Grundfarben der additiven und subtraktiven Farbmischung!
Anwendungsbeispiele (TV Geräte, Beamer, Malen, Vier-Farben-Druck u.ä.)
Farbentstehung im Auge (Zäpfchen und Stäbchen)
Was ist Dispersion? Versuch? Welche Folgen hat dies?
Ein grüne Wand wird mit rotem, blauem, gelben Licht beleuchtet. Wie erscheint sie?
Eine Magenta farbene Wand wird mit rotem, blauem, grünem oder gelben Licht beleuchtet. Wie
erscheint sie?
Warum ist der Himmel blau, das Abendrot rot?
Wie entsteht der Regenbogen? Wie entsteht ein Halo (um z.B. Mond und Sonne)?
http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/34_Einige_Lichtph%E4nomene_Kompetenzen.pdf
Fragen A19 – A21
Was ist eine Fata Morgana, fertige eine Skizze an, und erläutere den Begriff Totalreflexion.
Was ist der Sonnenwind?
http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/31_Elektrische_Str%F6me_und_Magnetfelder_Kompe
tenzen.pdf
A5 (Entstehung der Polarlichter)
Tag /Nacht Jahreszeiten siehe 1. Astronomie
Kreist der Mond wirklich um die Erde?
Welche Kräfte sind für die Entstehung der Gezeiten verantwortlich?
Was passiert mit Körpern, wenn die Gehzeitenkräfte zu stark werden? Gib zwei Beispiele an!
http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/13_Newtons_Gravitationsgesetz_Kompetenzen.pdf
A22, A23b, A26
Erkläre Sonnen- und Mondfinsternis anhand einer Skizze und die zugehörigen Mondphasen.
6. Physik bis 1700
 Fallgesetze und Weltbilder von Aristoteles bis Galilei
 Fallgesetze, Unabhängigkeitsprinzip der Bewegungen
 Hebelgesetz
 Keplersche Gesetze
 Newtonsche Axiome
 Kraftarten: Schwerkraft, Reibungskraft, Federkraft (Hooksches Gesetz)
 Brechungsgesetz und Reflexionsgesetz -Prinzip von Fermat und Huygens
(1) Wichtigste Kennzeichen von geozentrischen und heliozentrischem Weltbild, wichtige Vertreter und ihre
Entdeckungen, Meinungen (Aristoteles, Ptolemäus, Galileo, Kepler, Newton, Einstein) ungefähre
zeitliche Einordnung
(2) Was bedeutet die Erdbeschleunigung g? Fallen Massen im luftleeren Raum unterschiedlich schnell?
(Versuch dazu?
(3) Wie musst du die Höhe verändern, dass sich a) die doppelte Fallzeit b) die doppelte Fallgeschwindigkeit
ergibt?
(4) Du lässt einen Stein 2s fallen und misst die Endgeschwindigkeit. Wie lange musst du ihn fallen lassen,
damit er doppelt so schnell wird?
(5) Ein Stein, der vom Balkon im ersten Stock fällt, prallt mit einer bestimmten Geschwindigkeit am Boden
auf. Aus dem wievielten Stock muss er fallen, damit die Geschwindigkeit am Boden doppelt so groß
ist? Wie wäre das am Mond (wenn es dort Häuser gäbe)?
(6) Wie weit fällt ein Körper in t sekunden? Wie schnell wird ein Körper in t sekunden? Wie schnell wird
ein Körper, wenn er die Höhe h durchfällt (zeitfreie Form)?
(7) Horizontaler und senkrechter Wurf (quantitativ), Prinzip der Unabhängigkeit der Überlagerung von
Bewegungen
(8) Bei einer Sprengung fliegt ein Stein genau senkrecht nach oben und schlägt nach 6 Sekunden wieder
auf. Wie hoch ist der Steingeflogen? Mit welcher Geschwindigkeit prallt er wieder auf den Boden auf?
Wie groß ist die Beschleunigung, wenn der Stein am höchsten Punkt stillsteht?
(9) Schiefer Wurf (Qualitativ, ohne Rechnung)
(10) http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/Maturafragen_zu_BB5.pdf
15,16
(11) Was sind zero-g Flüge?
(12) Welche Bahn ist die in etwa die richtige?
(13) Welche Abschusswinkel sind die besten um am weitesten oder am höchsten zu kommen? Wovon hängen sie ab?
(14) Erläutere die Definition und die Einheit des Drehmoments und gib die Bedeutung bei der Berechnung
von Gleichgewichtsbedingungen an (Grundgesetz der Statik, Hebelgesetz)!
(15) Was ist ein starrer Körper?
(16) http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/11_Rotationen_%20Kompetenzen.pdf
Frage A10
(17) http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/Maturafragen_zu_BB5.pdf
Frage 10
(18) Keplergesetze: siehe 1. (Astronomie)
(19) Erläutere die Definition der Kraft und die Bedeutung der drei Newtonschen Axiome! Gehe dabei auch
auf die Einheiten ein! Was bedeutet der Spruch Actio = Reactio? Gib Beispiele aus dem Alltag an!
(20) Kraftarten: siehe 9. Physik im Alltag
(21) Grundbegriffe: Was ist Licht (Welle- und Teilchenmodell); Lichtgeschwindigkeit und Bedeutung, Bezug
zur modernen Physik, geradlinige Ausbreitung (Schattenbildung), Sichtbares Licht (Frequenzbereich),
UV, Infrarot einordnen können
(22) Huygens Prinzip und Prinzip von Fermat; Wie hängen die beiden zusammen?
(23) Reflexionsgesetz und Brechungsgesetz (Skizzen)
(24) Wie lassen sich die beiden Gesetze(13) aus dem Prinzip von Huygens oder Fermat ableiten (qualitativ –
ohne Rechnung)
(25) http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/16_Wellengrundlangen_2_Kompetenzen.pdf
A5 bis A10;
(26) Weitere Übungen zur Brechung: http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/lichtbrechung/aufgaben
nur einfache und mittlere Aufgaben
7. Physik des 18.und 19. Jahrhunderts
 Energieerhaltung
 Grundbegriffe der Wärmelehre: Druck, Temperatur, Zustandsgrößen (p, V, T), Aggregatzuständeänderungen, Zustandsdiagramme
 Erster und zweiter Hauptsatz der Wärmelehre, Entropiebegriff
 Mechanisches Wärmeäquivalent
 Wärmekraftmaschinen und industrielle Revolution
 Strom im Haushalt: Stromgefahren, Schutzeinrichtungen, Stromarbeit
 Elektromagnetische Induktion im Alltag (Zahnbürste, Weidezaun, Zündspule, Induktionsherd)
 Wirbelstrombremsen, Zündspule beim Motor, Weidezaunprinzip
 Generator, Motor
 Transformator und Übertragung elektrischer Energie
 Stromversorgung
 Vereinheitlichung elektrischer und magnetischer Phänomene zur Elektrodynamik (Maxwellsche Gleichungen)
 Elastische und plastische Stöße
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Energiesatz: siehe 3./4. (Energie/Erhaltungsgrößen)
Wie unterschiedet sich Temperatur von Wärme?
Was ist die Brown´sche Bewegung?
Was ist der absolute Nullpunkt?
Wie unterscheidet sich geordnete von ungeordneter Bewegungsenergie?
Welche drei Temperaturskalen kennst Du?
Rechne um: 20°C , 100°C, −30°C (K); 5470K, 120K, 567K (°C)
Welche Temperatur misst eigentlich ein Thermometer?
Was versteht der Physiker unter Wärme?
Was ist die spezifische Wärme(-kapazität)?
Wie groß ist die spezifische Wärme von Wasser ungefähr? Welche Bedeutung hat dies in Natur und
Technik?
Im Alltag gibt es nur Gasdurchlauferhitzer und keine elektrischen Durchlauferhitzer. Warum?
Hinweis: Ein Durchlauferhitzer muss 10kg Wasser pro Minute von ca. 15°C auf 50°C erwärmen. Überlege die notwendige Leistung und vergleiche mit einem Motorrad (25kW)!
Man spricht oft davon dass die Kälte in die Knochen kriecht. Was ist aus physikalischer Sicht dazu zu
sagen?
Ein Mensch leistet auf Dauer etwa 100 W. Eine ökologisch bewusste Person möchte Strom sparen
und Teewasser durch Muskelleistung zum Kochen bringen. Wie lange müsste er auf einem Ergometer
fahren, um einen Liter Wasser von 15 °C zum Kochen zu bringen? Gib einen Tipp ab, bevor du rechnest
Aus welcher Höhe muss ein Wassertropfen (im luftleeren Raum) fallen, damit er sich beim Aufprall
um 1 °C erwärmt? Nimm dazu vereinfacht an, dass die Wärme nur im Tropfen bleibt.
a) Wieviel Liter Sprit muss eine Fahrzeug mit 100kW Leistung (Benzin) pro Sekunde mindestens verbrennen(bei 100% Wirkungsgrad, maximale Leistung)? (Hinweis: Dichte von Benzin: 0,73kg/Liter)
b) Gleiche Rechnung: Der Wirkungsgrad liegt realistisch bei 25%
Überprüfe ob Deine Werte realistisch sind!
Arten der Wärmeübertragen kennen und beschreiben
Macht es Sinn die Heizung abzuschalten, wenn man
a) ein paar Stunden
b) einen Tag
c) eine Woche
nicht im Haus ist? Worauf ist jedenfalls zu achten?
Erläutere das Funktionsprinzip einer Thermoskanne!
Kennzeichen der Aggregatzustände und Bezeichnungen der Übergänge
(21) Schmelzwärme von Eis: 334J/kg. Ein Eisblock von 25kg soll geschmolzen werden. Wie lange dauert
dies in einem Backrohr mit 3000W?
(22) Warum steigt die Temperatur beim Sieden einer Flüssigkeit nicht an?
(23) Warum wird dir nach dem Baden immer kalt? Warum kühlt man heiße Getränke, Suppen durch „Blasen“? Warum verschwinden Wasserpfützen?
Warum trocknet die Wäsche sogar unter 0°?
(24) Warum besprüht man in klaren Frühlingsnächten empfindliche Obstkulturen mit Wasser?
(25) Warum kühlt sich der Mensch durch Schwitzen ab? (Noch besser bei Wind!)
(26) 1l Schweiß  Um wieviel °C kann der Mensch dabei abkühlen?
(27) Wie lautet der erste Hauptsatz der Wärmelehre? (verschiedene Formulierungen)
(28) Was ist innere Energie?
(29) In welche Richtung verlaufen Vorgänge in unserem Universum stets ab?
(30) Wie lauten die verschiedenen Formulierungen des 2. Hauptsatzes der Thermodynamik?
(31) Was sind irreversible-reversible Vorgänge?
(32) Was hat der 2. Hauptsatz der Wärmelehre mit Wahrscheinlichkeit zu tun?
(33) Was ist die Entropie?
(34) Warum fließt die Zeit immer nur in eine Richtung?
(35) Zufuhr von Wärme führt stets zu einer Temperaturerhöhung. Wie ist das bei kochendem Wasser?
Diese hat solange es siedet stets 100°C. Wie ist das zu erklären?
(36) Warum wird die Luftpumpe beim Aufpumpen eines Reifens warm?
(37) Was ist das mechanische Wärmeäquivalent und wird hat es als erstes gemessen?
(38) Was ist Druck (Definition, Einheit)?
(39) Wieviel Tonnen Luft drücken auf Meeresniveau auf einen 1m2?
(40) Berechne den Druck Deines Körpers auf den Fussboden, Vergleiche mit dem von Elefanten oder Autoreifen!
Hinweis: 1 Elefantenfuss Fläche ≈ 40∙40cm, m ≈ 3Tonnen,
Auflagefläche Autoreifen etwa 25 ∙ 25cm
(41) b) Um wieviel bar nimmt der Wasserdruck pro 10m Tiefe in etwa zu? Stelle eine Formel für die Tiefe
auf! (Dichte von Wasser etwa 1kg/dm3)
(42) Was geben die Zustandsgrößen p,V, T an?
(43) Was ist ein p-T Diagramm? Welche besonderen Punkte kannst du finden? Erkläre diese kurz!
(44) Anomalie des Wassers und Folgeerscheinungen
(45) In einem Schnellkochtopf kann der Druck auf etwa 1,8bar ansteigen. Bei welcher Temperatur siedet
das Wasser?
(46) Wodurch wird der Wirkungsgrad jeder WKM begrenzt? Welchen Zusammenhang gibt es zwischen
dieser Begrenzung und dem zweiten Hauptsatz der Wärmelehre?
(47) Erkläre kurz die wesentlichen Unterschiede, Vor- und Nachteile zwischen den Motorarten!
(48) http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/22_Kaeltetechnik_und_Waermekraftmaschinen_Kompeten
zen.pdf
A15 bis A19
(49) Beschrifte die Takte im Diagramm. Wo sind isobare, isochore, isotherme Vorgänge?
Die blauen Linien gehören nicht zum Diagramm, was für Zustandsänderungen zeigen sie deiner Meinung nach?
Welchen Hubraum hat der Motor mit 4 Zylindern?
(50) http://www.leifiphysik.de/themenbereiche/waermekraftmaschinen/aufgaben (nur leichte, mittlere
und schwierige Aufgaben)
(51) Der Feldbegriff: siehe 18. Felder
(52) Strom im Haushalt: siehe 11. Physik und Technik
(53) Elektromagnetische Induktion im Alltag siehe 11. Physik und Technik
(54) Generator, Motor : siehe 11. Physik und Technik
(55) Transformator und Übertragung elektrischer Energie: siehe 11. Physik und Technik
(56) Stromversorgung: siehe 11. Physik und Technik
(57) Maxwellsche Gleichungen: siehe 18. Felder
(58) Elastische und plastische Stöße: siehe 4. (Erhaltungsgrößen)
8. Physik im 20. Jahrhundert
 Verallgemeinerung des Energiesatzes – Äquivalenz von Masse und Energie
 Photoeffekt – Quantenhypothese von Einstein und Planck
 Schwarzkörperstrahlung (Planck, Stefan-Boltzmann, Wien)
 Unschärferelation (Heisenberg)
 Wellenfunktion (Schrödinger)
(1) Was bedeutet die Gleichung
im Zusammenhang mit dem Massendefekt. Erläutere das
Diagramm: Wieso gibt es sowohl Kernfusion also Kernspaltung zur Energiegewinnung?
(2) http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/47_Energie_aus_den_Atomkernen_Kompetenzen.pdf
A4
(3) Welche Bedeutung hat die Gleichung
? Was ist h?
(4) http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/26_Welle_und_Teilchen.pdf
A1, A3, A4, A9, A10
(5) http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/Maturafragen_zu_Kapitel_26.pdf
57, 58
(6) Welche Strahlungsleistung hat die Sonne in etwa? Welche Strahlungsleistung eine herkömmlich
Glühbirne/LED? Wieviele Photonen werden pro Sekunde in etwa abgestrahlt
(7) Grundlegende Aussagen der Unschärferelation. Von wem stammt sie?
(8) Wie deutet die moderne Physik die Wellenfunktion Ψ? Wer hat sie als erstes eingeführt?
9. Physik und Alltag
 Bewegungsarten, Bewegungsdiagramme, (Translation, Rotation, gleichförmig-ungleichförmig usw.)
 Definition von Geschwindigkeit und Beschleunigung
 Unabhängigkeitsprinzip der Bewegungen
 Newtonsche Axiome, Kraftarten
 Zentripetalkraft, Zentripetalbeschleunigung, Fliehkraft, Winkelgeschwindigkeit
 Wärmelehre:
Zustandsgrößen Druck, Volumen, Temperatur, Zustandsdiagramme, Gasgesetze des idealen Gases
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Bewegungsarten, Definition von v, a: siehe 10. Physik und Sport
Unabhängigkeitsprinzip: siehe 6. Physik bis 1700
Was ist Trägheit? Wie lauten die drei Newtonschen Gesetz? Wie lautet die Definition der Kraft (Einheit)?
Was bewirken Kräfte, wovon hängt die Wirkung ab? Wie kann man sie verschieben ohne Wirkungsänderung?
Eine geöffnete Flasche wird mit der Öffnung nach unten fallengelassen. Rinnt während des Fallens
Wasser aus? Begründe!
Benötigen Raumschiffe im All einen Antrieb?
Welches Gedankenexperiment hat Galileo Galilei gemacht um den Trägheitssatz zu „beweisen“ (vgl.
Buch S. 72)
Warum beschleunigt eine Rakete nach dem Start immer schneller? (vgl. Buch S. 75)
Wo kann die Trägheit gefährlich werden?
http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/08_Newton_mal_drei_Kompetenzen.562020.pdf
(A1 bis A5 und A15 bis A 20)
Am eigenen Schopf aus dem Sumpf ziehen, geht das?
F20 bis F23 S. 82 und F24 bis F27 S. 83 im Buch Big Bang 5
Wozu dient der Sicherheitsgurt in Fahrzeugen?
Zieht der Mond die Erde an? Wenn ja mit welcher Kraft? Mehr oder weniger als die Erde den Mond
anzieht?
Wie berechnet man die Gewichtskraft? Mit welchen Geräten misst man sie? Wohin zeigt sie immer?
Was ist der Unterschied zwischen Masse und Gewicht? Vektor oder Skalar?
Berechne Dein eigenes Gewicht auf der Erde und am Mond!
Welcher Masse entspricht das Gewicht von 1N?
Wieviel wiegt die Erde auf einem Tisch im Weltall? (vgl. Abb 8.21 S. 78 Big Bang 5)
Bei einem Unfall mit 80km/h (Crash gegen eine Mauer) wird ein Fahrzeug in etwa 0,2s auf 0km/h
abgebremst.
Welche Beschleunigungen treten auf? Welche Kräfte wirken auf einen 80kg schweren Menschen?
Kann man diese Kräfte durch „Abstützen“ auffangen? Welche Sicherheitsmaßnahmen sind in Fahrzeugen für solche Fälle vorgesehen
Wie hängen Dehnung und Kraft einer Feder zusammen? Wie heißt dieses Gesetz?
Was heißt „elastische“ , was heißt „plastische“ Verformung?
Bei welchen Verletzungen treten plastische Verformungen beim Menschen auf?
Eine Feder mit
wird mit 0,5kg belastet. Um wieviel dehnt sie sich?
Welche Federkonstante hat die Feder eines Autos, wenn sich die Karosserie bei 4 Personen (320kg)
um 10cm senkt (4 Räder)
Zeichne eine Kraft –Dehnungsdiagramm für eine Feder mit
Wähle einen geeigneten Maßstab und zeichne das Diagramm im Bereich von 20cm bis 20cm!
Welche Federkonstanten haben unsere Federwaagen? Gib in N/m und in N/cm an!
Was ist eine harte, was ist eine weiche Feder? Welche Federkonstante ist größer?
(29) Wovon hängt die Reibungskraft zwischen festen Oberflächen ab? (Erklärung, Formel)
(30) Welche zwei Reibungsarten sind im Buch erwähnt? Welche ist die größere?
(31) Was ist die Rollreibung sein? Wie ist sie Deiner Meinung nach zu den beiden Arten aus(30) größenmäßig einzuordnen?
(32) Berechne die Reibungskraft eines 1500kg schweren Fahrzeuges auf trockenem, nassem und schneebedecktem Asphalt.
(33) Wozu dient das ABS System, welchem Vorteil hat es?
(34) Was ist Adhäsion? Was ist Kohäsion?
(35) Welche Aufgabe haben Kugellager und Schmierung von Achsen, Gelenken?
(36) http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/Maturafragen_zu_BB5.pdf
8, 17 , 18, 19, 20
(37) Du fährst mit konstant 80 km/h durch eine Kurve. Ändert sich dabei die Geschwindigkeit? Begründe
mit Hilfe der Abbildung. Zeichne den Vektor ∆v ein!. Stelle die Vektoren v1 , v2 und ∆v als Spaltenvektoren dar. Müssen für diese Bewegung Kräfte wirken? Wenn ja welche und wie groß sind diese?
(38) Was ist die Zentripetalkraft? Was ist die Zentripetalbeschleunigung?
Fertige eine Skizze an, die die Wirkung der Zentripetalkraft erklärt!
Mit welcher Formel berechnet man sie? Erkläre beide Varianten, gib alle Einheiten und Variablen
genau an!
(39) Wie groß muss bei gleichbleibender Bahngeschwindigkeit die Zentripetalkraft werden, wenn der
Radius verdoppelt, verdreifacht… bzw. halbiert, gedrittel usw. wird
Ergänze: Je größer der Radius desto ____________ die notwenige Zentripetalkraft
Wähle aus: Es handelt sich um ein (direktes / indirektes) Verhältnis
(40) Wie groß muss bei gleichbleibendem Radius die Zentripetalkraft werden, wenn die Bahngeschwindigkeit verdoppelt, verdreifacht… bzw. halbiert, gedrittel usw. wird
Ergänze: Je größer die Geschwindigkeit desto ____________ die notwendige Zentripetalkraft.
(41) Welche Bedingung ist entscheidend für einen Looping? Skizze und Rechnung!
(42) F23 S. 115, F36 – F38 S. 120 (Big Bang 5)
(43) Wiederhole die Begriffe Winkel (rad), Winkelgeschwindigkeit (rad/s) und Umrechnung zwischen z.B.
U/min  rad/s, Tangentialgschwindigkeit-Bahngeschwindigkeit
(44) http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/Maturafragen_zu_BB5.pdf
Frage 27
(45) Wärmelehre: siehe 7. Physik im 18.u.19. Jh
10. Physik und Sport
 Bewegungsarten, Bewegungsdiagramme, (Translation, Rotation, gleichförmig-ungleichförmig usw.)
 Definition von Geschwindigkeit und Beschleunigung
 Unabhängigkeitsprinzip der Bewegungen
 Schifahren und die schiefe Ebene
 Gleichgewicht und Körperschwerpunkt – Hebelgesetz
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
(13)
(14)
Bewegungsarten - Einteilung
Was ist die mittlere Geschwindigkeit und die Momentangeschwindigkeitt? Welche kann gemessen
werden?
Was versteht man unter Beschleunigungen? Was bedeutet in diesem Zusammenhang der Begriff
absolut?
Was ist ein Bezugssystem, Inertialsystem?
Du fährst mit 100km/h um eine Kurve. Ist das eine gleichförmige Bewegung oder gibt es dabei Beschleunigungen? (vgl. (36) aus 9.)
Rechne um: 45km/h (m/s), 980km/h(m/s), 299 792km/s (m/s, km/h)
Buch Big Bang 5 S. 51 Beispiel F6 bis F9
http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/06_Geradlinige_Bewegung_Kompetenzen.567634.pdf
A1, A2, A3, A5 (Überlege dabei wie alt Rapunzel sein müsste wenn ihr Turm 20m hoch ist), A9
Was ist das besondere an der Geschwindigkeit des Lichtes im Vakuum?
Was ist ein Weg-Zeit und ein Geschwindigkeits-Zeit Diagramm?
Wie sieht das s-t und das v-t Diagramm der gleichförmigen /der gleichmäßig beschleunigten Bewegung
aus? Zeichne es für z.B. v=8m/s oder für a=2m/s2
Lies an folgenden Diagrammen die Funktion s(t) und v(t) ab, beschreibe die Bewegung und gib die Geschwindigkeit v(t) an:
http://nawibuch.at/aufgaben/aufgabestw.php?stw=geschwindigkeit&C_ID=0&level=0&w22=weiter
Nr. 1462 bis 1506, 984 bis 993
Eine Boing 747 beschleunigt von 0 auf 300km/h auf einer 2,2km langen Startbahn. Wie groß muss die
Beschleunigung sein? Wie lange dauert der Startvorgang?
Unabhängigkeitsprinzip: siehe 6. Physik bis 170
Schiefe Ebene:
(15) Zeichne eine schiefe Ebene und überlege, was Hangabtriebskraft (Parallelkraft) und Normalkraft bedeuten.
(16) Wie kann man die beiden Kräfte mathematisch berechnen? (sin, cos Funktion)
Überlege wie steil eine schiefe Ebene sein muss, damit sie die Schwerkraft am Mond simuliert!
(17) Erkläre einige Anwendungen der schiefen Ebene (Rampen, Keil)!
(18) Wie steil kann ein Fahrzeug maximal Bergauf fahren?
(19) Geschwindigkeitsskifahren (Speedski) ist eine Extremsportart, bei der Sportler mit speziellen Anzügen versuchen, eine möglichst hohe Geschwindigkeit
zu erzielen. Die Weltrekorde (Stand Februar 2011) liegen bei 251,400 km/h
für Männer und 242,590 km/h für Frauen.
Wie groß ist die „Heizleistung“ der Ski, wenn der Speedskifahrer 250 km/h
hat? Die Masse von Fahrer und Anzug betragt satte 135 kg. Nimm einen Reibungskoeffizienten von
0,03 an. Das ist die minimale Gleitreibungszahl für Ski auf Schnee. Das Gefälle nimm mit 28° an.
(Berechnung der Leistung P in Watt mit Hilfe der Formel P = F ∙ v)
(20) Hebelgesetz: siehe 11. Physik und Technik
11. Physik und Technik
 Grundbegriffe der Wärmelehre: Druck, Temperatur, Zustandsgrößen (p, V, T), Aggregatzuständeänderungen, Zustandsdiagramme
 Hauptsätze der Wärmelehre
 Wärmekraftmaschinen
 Strom im Haushalt: Stromgefahren, Schutzeinrichtungen, Stromarbeit
 Elektromagnetische Induktion im Alltag (Zahnbürste, Weidezaun, Zündspule, Induktionsherd)
 Wirbelstrombremsen, Zündspule beim Motor, Weidezaunprinzip
 Generator, Motor
 Transformator und Übertragung elektrischer Energie
 Stromversorgung
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
(13)
(14)
(15)
Grundbegriffe der Wärmelehre: siehe 7. Physik des 17./18. Jahrhunderts
Hauptsätze der Wärmelehre: : siehe 7. Physik des 18. Und 19. Jahrhunderts
Wärmekraftmaschinen: siehe 7. Physik des 17./18. Jahrhunderts
Was ist Ladung, Spannung und Stromstärke (Einheit, Definition)?
Gesetz der Ladungserhaltung.
Strom- und Spannungsmessung – Schaltskizze
Coulomb-Kraftgesetz; Erkläre die Bedeutung von !
Wie kommst du auf die Einheit von ?
Was ist Influenz und Polarisation?
Was unterscheidet Quellen- und Klemmenspannung?
Definition von Widerstand und Spezifischem Widerstand
Welche Bedeutung hat der ohmsche Widerstand?
Was passiert wenn ein Leiter länger/kürzer, heißer/kälter, dicker/dünner wird?
Was ist das ohmsche Gesetz?
Warum werden für Überlandleitungen hauptsächlich Aluminium Kabel verwendet, obwohl sie deutlich
schlechter als Kupfer leiten?
(16) Warum brennt eine Glühbirne fast immer beim Einschalten durch und sehr selten im Betrieb?
(17) Warum leben Kühe bei Blitzgefahr so gefährlich? Was sollst du tun, um die Blitzgefahr möglichst klein zu
halten?
(18) Wird Strom verbraucht?
(19) Der Obus hat zwei Stromabnehmer, die Straßenbahn oder auch die Eisenbahn nur einen. Wieso?
(20) Zwei Vögel sitzen auf blankem Draht und der Strom wird eingeschaltet. Was passiert?
(21) http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/23_Grundlagen_der_Elektrizitaet_1_Kompetenzen.pdf
Frage A22, A23, A24a
(22) Der menschliche Körper hat einen Widerstand von etwa 1000 Ω. Ein Stromfluss von 40 mA durch den
Körper kann bereits lebensgefährlich sein. Ab welcher Spannung muss man daher bereits sehr aufpassen?
(23) Knoten und Maschenregel von Kirchhoff
(24) 2 Widerstände mit 5 bzw. 10 Ohm werden I) in Serie II) parallel geschaltet. Wie groß ist Rges ?
(25) Wie werden Verbraucher gleichzeitig ans Netz geschaltet, so dass das Ein- und Ausschalten des einen die
anderen nicht beeinflusst?
(26) 30 Glühlampen von je 690 werden parallel geschaltet. Wie groß ist der Gesamtwiderstand? Welcher
Strom fließt, wenn sie alle eingeschaltet werden bei 230V Spannung?
(27) Einfache Schaltungen lesen und zeichnen können
(28) http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/24_Grundlagen_der_Elektrizitaet_2_Kompetenzen.pdf (A24
bis A27)
(29) Was ist Stromarbeit und Stromleistung? Was ist eine kWh?
(30) Was kostet ein Badewanne warmes Wasser (15°C 45°C, 100l, spez.Wärme von Wasser 4200J/kgK ; 1 kWh
Stromarbeit kostet etwa 16,5ct)
(31) Wieviel Watt dürfen an eine mit 15A abgesicherte Steckdose montiert werden?
(32) Funktion und Aufgabe von Sicherung, FI-Schalter und Erdung
(33) Was entdeckte Christian Örstedt?
(34) Skizze des magnetischen Feldes eines a) geraden Leiters
b) einer Spule!
(35) Lorentzkraftgesetz – Erläutere auch die Versuche dazu!
(36) Leite die Einheit Tesla ab (aus Lorentzkraftgesetz!
(37) Stromdurchflossene parallele Drähte können sich anziehen oder abstoßen je nach Stromrichtung. Warum
ist das so? Wie wird damit die Einheit der Stromstärke definiert?
(38) Erkläre die Entstehung von elektrischer Spannung an einem in einem Magnetfeld bewegten geraden Leiter
(39) Allgemeines Induktionsgesetz an einer Leiterschleife und der Spule
(40) http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/31_Elektrische_Str%F6me_und_Magnetfelder_Kompetenzen.
pdf; A12, A13, A14
(41) Was besagt die Lenz´sche Regel? Woher kommt das Minus im Induktionsgesetz?
(42) A19, A21, A22 (Wirbelstrombremse)
http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/31_Elektrische_Str%F6me_und_Magnetfelder_Kompetenzen.
pdf
(43) Was versteht man unter Selbstinduktion?
(44) Was ist Induktivität? Einheit?
(45) A23 bis A26
http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/31_Elektrische_Str%F6me_und_Magnetfelder_Kompetenzen.
pdf
(46) Funktionsweise Generator, Motor!
(47) Wo findest Du überall Generatoren und Motoren im Alltag?
(48) Beschreibe die Spannung in unserem Stromnetz mit Hilfe einer Gleichung!
(49) Was heißt „Gleichrichten“ von Wechselstrom- erkläre anhand eines Diagrammes!
(50) http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/32_Grundlagen_der_Elektrotechnik.pdf
(A1 bis A4, A6 (dynamo-elektrisches Prinzip, A13, A14)
(51) Wie funktioniert ein Transformator? Wie lautete die Trafo-Formel?
(52) Was ist ein belasteter /unbelasteter Trafo? Unterschiede?
(53) Warum muss Strom transformiert werden?
(vgl. S. 73 dicke Kabel)
(54) Warum ist der Eisenkern geblättert?
Wirbelströme sollen möglichst verhindert werden (zwischen den Blättern ist eine Isolierschicht aus Lack) 
erhitzen den Trafo und bedingen damit Energieverluste
(55) Probleme der Stromversorgung, wichtige Kraftwerksarten, konventionelle-erneuerbare Energien
12. Schwingungen
 Feder- und Fadenpendel
 harmonische Schwingungen
 gedämpfte und ungedämpfte Schwingungen
 Resonanz, erzwungene Schwingungen
 Überlagerung von Schwingungen: konstruktiv und destruktiv
 Fourieranalyse und –sysnthese – Spektrum in der Akustik (qualitativ)
(1) Definiere die Begriffe: Elongation, Schwingungsdauer, Frequenz, Amplitude und ihre SI-Einheiten.
(2) Wovon hängen Schwingungsdauer beim Faden-/Federpendel ab?
(3) Was versteht man in der Physik unter einer harmonischen Schwingung? Wie wird sie beschrieben? Was
kennzeichnet eine harmonische Schwingung? Welcher Zusammenhang besteht zwischen der
gleichförmigen Kreisbewegung und einer harmonischen Schwingung?
Gib Beispiele einer harmonischen Schwingung aus dem Bereich der Mechanik und der Elektrizität an
und beschreibe sie näher!
(4) Links: normales Fadenpendel; Rechts: Hemmungspendel. Welches der beiden Pendel führen eine harmonische Schwingung aus? Begründe möglichst genau!
(5) Was ist eine gedämpfte Schwingungen?
(6) Was ist einer erwzungene Schwingung? Was versteht man unter Resonanz?
(7) Skizziere eine Resonanzkurve (welceh größen sind dabei auf x-Achse und y-Achse aufgetragen),
erläutere!
Welcher Zusammenhang mit der Einsturzgefahr von Bauwerken gibt es?
(8) Überlagerung von Schwingungen: Welche Möglichkeiten können bei harmonischen Schwingungen
auftreten? Was versteht man unter destruktiver und konstruktiver Interferenz von Schwingungen?
(9) Bestimme Frequenz, Amplitude und Phasenverschiebung der folgenden Schwingungen und stelle jeweils die Schwingungsgleichung auf:1
1
Lösung: blau: Amplitude r= 12, schwarz r= 6, T= 0,08/3 (3 Schwingungen = 0,08s)  f = 300/8 = 37,5Hz;
und
also
(10) Wie (6)
(11) Akustik: Was ist Schall? Was schwingt dabei? Wie sind Amplitude und Frequenz der Tonhöhe und der
Laustärke zuzuordnen? Wie groß ist die Schallgeschwindigkeit? Was ist eine Schwebung? Wodurch wird
die Klangfarbe bestimmt? Welche Frequenzen kann der Mensch wahrnehmen (Ultraschall und
Infraschall)
(12) http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/Maturafragen_zu_BB6.pdf
Frage 33bc, 34, 35
(13) Mit welcher Methode lassen sich beliebige Schwingungen in harmonische Anteile zerlegen bzw. aus
harmonischen Anteilen zusammensetzen? Was ist ein Spektrum bzw. die Schalldruckkurve?
13. Wellen
 Wellenarten, Reflexion von Wellen, Überlagerung von Wellen
 Stehende Wellen
 Schallwellen und Akustik (Musikinstrumente, Lautstärke)
 Allgemeine Wellenphänomene (Interferenz, Beugung, Polarisation)
 Brechungsgesetz und Reflexionsgesetz
(1) Grundbegriffe: Was ist eine Welle?; Ausbreitungsgeschwindigkeit; Was wird transportiert?,
Zusammenhang zwischen Wellenlänge und Ausbreitungsgeschwindigkeit (
);
Wellenarten (Oberfläche, Raum, ebene, lineare, transversal, longitudinal)
(2) Schallwelle in Luft als longitudinal, Licht als Transversalwelle verstehen,
Schallgeschwindigkeit und Lichtgeschwindigkeit kennen
(3) Reflexion von Wellen am festen und am freien Ende
(4) Ausbildung von stehenden Wellen besonders an Saiteninstrumenten und Blasinstrumenten
(Orgelpfeife)
(5) http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/Maturafragen_zu_BB6.pdf
Frage 37, 41
(6) Warum sind Musikinstrumente für den Bass immer wesentlich größer als solche für hohe Töne?
Warum sind die Bass Saiten einer Gitarre dicker und aus einem anderen Material als die hohen Saiten?
Was wird beim Stimmen einer Gitarre eigentlich physikalisch verändert?
(7) Wie ist die Lautstärke L (Schallpegel) definiert?
(8) Doppelt so lauter Schalleindruck  um wieviel dB mehr?
(9) 20 Autos erzeugen 80dB  Wie laut werden 80 Autos empfunden?
(10) Um wieviel steigt L wenn (in gleicher Entfernung) statt einem Kind plötzlich 10 gleichzeitig kreischen?
(11) Bei welchem Schallpegel wird ein Sinus Ton von 4000Hz ungefähr gleich laut empfunden wie 8000Hz
bei 100dB. Was hat das mit der Phon-Skala zu tun?
(12) Was ist Beugung einer Welle? Welche Voraussetzung gibt es dafür? Was versteht man unter
Interferenz?
(13) http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/16_Wellengrundlangen_2_Kompetenzen.pdf
A2
(14) Warum kann man um die Ecke hören, aber nicht um die Ecke sehen?
(15) Was ist Polarisation von Licht?  zeigt das Licht Transversalwelle ist
(16) Brechungsgesetz, Reflexionsgesetz, Huygens Prinzip, Fermats Prinzip: vgl. 6. Physik bis 1700
14. Strahlung




Elektromagnetische Wellen – Maxwellsche Gleichungen - Elektromagnetisches Spektrum
Emission und Absorption von EM-Strahlung in Atomen (Linienspektrum, kontinuierliches Spektrum)
Schwarzkörper-Strahlung, Planksches Strahlungsgesetz, Stefan-Boltzmann Gesetz
Radioaktivität: Arten, Kernumwandlungen, Entstehung, Zerfallsreihen, Einheiten, Messung, Gefahren,
Zerfallsgesetz, Halbwertszeiten
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
(13)
(14)
(15)
(16)
(17)
(18)
(19)
(20)
(21)
(22)
(23)
(24)
Aussage und Bedeutung der Maxwellschen Gleichungen!
Was zeigt Heinrich Hertz?
Wichtige Bereiche des elektromagnetischen Spektrums einordnen können(Gamma, Röntgen, UV,
Licht, Infrarot, Mikrowelle, Radar, UHF, VHF, UKW, MW, LW, technische Ströme) ,
Umrechnung Frequenz-Wellenlänge
http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/Maturafragen_zu_BB7.pdf
61, 74abc, 75 (vgl. auch Kapitel 28.1 u. 28.2 Big Bang 7 S. 29-33)
Wie kommt man aus der Solarkonstanten (1367W/m2) auf die Strahlungsleistung der Sonne?
Wie groß sind Atom und Atomkern ungefähr? Wie sind sie aufgebaut?
Was sind Isotope? Beispiele! Was ist die Massenzahl, Ordnungszahl, Kernladungszahl?
Lies eine Isotopentabelle! Welche Isotope gibt es z.B. von Sauerstoff?
Welche 2 großen Schwachstellen hatte das Rutherford-Modell? (vgl. Big Bang 7)
Welche 4 fundamentalen Kräfte (Wechselwirkungen) gibt es im Universum?
Was ist der Massendefekt und welche Rolle spielt er im Atomkern? (vgl. 8. Physik 20. Jahrhundert)
Nenne und erkläre die drei wichtigsten Zerfallsarten und begründe warum der Kern zerfällt!
Bedeutende Entdecker und Erforscher der Radioaktivität:
Welche Isotope ergeben sich?
-Zerfall:
 Zerfall:
+Zerfall:
Was ist eine Zerfallsreihe und um welche Zerfallsarten handelt es sich jeweils? Überlege anhand der
Nuklidtabelle in Wikipedia:
http://de.wikipedia.org/wiki/Zerfallsreihe#Die_nat.C3.BCrlichen_Zerfallsreihen
Welche Einheiten gibt es zur Messung von Radioaktivität und Strahlendosis? Mit welchen Messgeräten werden diese gemessen?
Was ist die Aktivität A? Einheit?
Wie kommt es im Körper durch Radioaktivität zu Schäden? Wie kann man sich vor Radioaktivität
schützen? Welche Dosis ist für den Menschen gefährlich?
Wie lautet das Zerfallsgesetz und was bedeutet die Zerfallskonstante λ (Einheit…)?
Anwendungen der Radioaktivität!
14
C hat eine Halbwertszeit von 5730 Jahren. Wie groß ist die Zerfallskonstante in s−1? Was bedeutet
sie? Welcher prozentuelle Anteil zerfällt in 1000 Jahren?
Was ist Radiokarbonmethode zur Altersbestimmung?
Bestimme die Aktivität (=Anzahl der Zerfälle pro sek.) von 1g Plutonium-239 (T1/2=24110a)!
Fritz Überschlau liest, dass beim radioaktivem Stoff X nach 10Jahren genau 0,1% zerfallen sind. Er
rechnet: Nach 100Jahren sind daher 1% und nach 100∙100=10000 Jahre sind 100% zerfallen. Stimmt
das?
15. Teilchen
 Umrechnungen mit Hilfe des Mol-Begriffes (Teilchenzahl eines Stoffes)
 Aggregatzustände, Phasendiagramme, Temperatur, Brownsche Bewegung
 Gasgesetze für ideale Gase und Zustandsänderungen (isobar, isochor, isotherm, adiabatisch)
 Atomarer Aufbau der Materie, Periodensystem der Elemente (Massenzahl, Ordnungszahl, Kernladungszahl, Ordnungszahl..)
 Entwicklung des Atommodells (Demokrit, Rosinenkuchenmodell, Rutherfordscher Streuversuch)
 fundamentale Wechselwirkungen in der Physik
(1)
(2)
(3)
(4)
Grundbegriffe der Wärmelehre: siehe 7. Physik des 18./19. Jh
Was ist ein Mol?
Wieviel Eisen benötigst du für 1mol Eisenmoleküle. Lies aus dem Periodensystem der Elemente ab!
Wie lange wäre eine Atomkette, wenn man alle Atome eines Glases Wasser (250ml) aneinanderreihen
würde? (Durchmesser 1 Atom = 10−10m)
(5) Wieviele Atome enthält ein Mensch mit 70kg?
Hinweis: Grobe Zusammensetzung eines Menschen: 70% Wasser , etwa 30% Kohlenstoff
2
(6) Bei Normaltemperatur (273,15°K) und Normaldruck (1013,25mbar) verteilen sich 1mol eines Gases stets
auf 22,4Liter (egal welche Gassorte!) Berchne daraus die allg. Gaskonstante R!
(7) Kann man ein Gas tatsächlich soweit isobar abkühlen, dass es das Volumen Null hat? Was passiert
vorher?
(8) http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/21_Die_Gasgesetze_Kompetenzen.pdf
A1, A3a, A13 bis A18, A21a, A22, A23,
(9) In einem Klassenzimmer (10x7x3m) steigt die Temperatur um 5°C an. Wieviel m3 Luft entweicht?
(10) Warum ploppt ein Gurkenglas (Marmeladeglas) immer, wenn man es das erste mal öffnet? Warum
danach nicht mehr?
(11) Was passiert mit einer Schwedenbombe in einer Mikrowelle? Um welche Änderung der Zustandsgrößen
handelt es sich dabei?
(12) Ein Flaschentaucher füllt in 30m Tiefe seine Lunge mit 4l Luft. Anschließend taucht er sehr rasch ohne
Auszuatmen auf. Was kann passieren? (T=const.)
(13) Bei einer Spraydose erzeugt das Treibgas einen Druck von etwa 3bar. Wird die Dose ins Feuer geworfen
steigt die Temperatur sehr leicht auf über 400°C. Um wieviel bar steigt der Druck?
(14) F23, F25 in Big Bang 6 S. 105
(15) http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/Maturafragen_zu_BB6.pdf
48,49
(16) Was bedeutet adiabatische Änderung? Beispiele!
(17) Warum ist es in der Höhe meist kälter? (trockenadiabatisch/feuchtadiabatische Abkühlung)
(18) Wie funktioniert der Föhn aus physikalischer Sicht?
(19) Wie liegen in einem p-V Diagramm Adiabate und Isotherme zueinander?
(20) Atomarer Aufbau (Massenzahl, Ordnungszahl..): siehe 14. Strahlung
(21) Wichtigste Stationen auf dem Weg zum modernen Atommodell (vgl. Big Bang 5 S. 20)
(22) Welche 4 fundamentalen Wechselwirkungen kennt das Standardmodell der Physik?
2
Lösung: also etwa 0,770 = 49kg Wasser und etwa 21 kg Kohlenstoff (den Rest vernachlässigen wir). Das sind daher etwa 2722
mol = 2,7kmol H2O Moleküle und etwa 1748 mol C.
Daraus erhält man leicht die Anzahl der Atome im menschlichen Körper: 3,31027 H-Atome, 1,61027 O-Atome und 1,051027 CAtome  61027 Atome
16. Naturkonstanten und ihre Bedeutung







(1)
(2)
(3)
(4)
Grundgrößen und deren Definitionen
Gravitationskonstante
Lichtgeschwindigkeit - Zusammenhang mit magnetischer und elektrischer Feldkonstanten
Avogadro Zahl - Molbegriff
Boltzmannkonstante - allgemeine Gaskonstante
Absoluter Nullpunkt
Planksches Wirkungsquantum
SI Grundgrößen, Einheiten, Zehnerpotenzen (Namen), abgeleitete Größen – Grundgrößen
Wie ist 1Meter, 1Sekunde, 1kg heute definiert? Welche Rolle spielt die Lichtgeschwindigkeit dabei?
F13 im Buch S. 12
Verwandle und schreibe wenn nötig mit Zehnerpotenzen:
1324kg (g, mg, µg, Tonnen)
Lichtgeschwindigkeit: 299792,458km/s (m/s)
Lichtwellenlänge(rot): 690nm (m, km, mm)
Alter des Universums: 4,5Mrd Jahre (y, d, s)
(5) 50 Mrd km = 5 ∙ 10 ????km
(6) http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/02_%20Die_sieben_SI-Einheiten_Kompetenzen.pdf
A1 bis A7
(7) Gravitationskonstante: siehe auch 1. Astronomie
(8) http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/Maturafragen_zu_BB6.pdf Frage 30
(9) Lichtgeschwindigkeit: siehe 14 Strahlung Maxwellsche Gleichungen
(10) Mol, Boltzmannkonstante, absoluter Nullpunkt: siehe 15 Teilchen und 7. Physik des 18./19. Jh
(11) Ein Mol eines idealen Gases hat genau 22,4l Volumen bei 0°C und 1013mbar. Bestimmen Sie daraus die
Boltzmannkonstante und die universelle Gaskonstante.
(12) Planksches Wirkungsquantum: vgl. 8. Physik im 20. Jahrhundert (Photoeffekt, Schwarzkörper-Strahlung)
17. Umwelt und Physik
 Sonne als Energiequelle
 Klimawandel und Bedeutung in Zusammenhang mit der Energieproblematik
 Energie aus fossilen Brennstoffen und Alternativen
 Wärmekraftmaschinen
1. Welche Hauptbestandteile der Luft kennst Du? Welche Volumenanteile habe diese in etwa?
2. Was heißt die Angabe von %, ‰ oder ppm; Rechne in ppm und in ‰ um: 1,34% ; 4,5 104%
3. Welches Gas produzieren Pflanzen als „Abgas“, das aber Tiere und Menschen zum Leben brauchen?
4. Welche fossilen Brennstoffe kennst Du? Was unterscheidet sie von nicht fossilen Brennstoffen?
5. Was ist der Treibhauseffekt? Was unterscheidet Wärmestrahlung von Infrarotstrahlung?
Was ist der natürliche, was ist der anthropogene Treibhauseffekt? Was heißt anthropogen? Wie
groß ist er derzeit ungefähr? Relativer Anteil der Treibhausgase? Erläutere anhand der folgenden
Abbildung:
6. Stefan Boltzmanngesetz und Temperatur eines Körpers: Frage 5 im Thema 14 (Strahlungsleistung
der Sonne ableiten aus der Solarkonstanten)
7. Wie hat sich der CO2 Gehalt in der Atmosphäre in den letzten a)1000Jahre b) 400000 Jahren entwickelt?
8. Was ist das größte Experiment der Welt?
9. http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/37_Klima%E4nderung_und_erneuerbare_Energie_Ko
mpetenzen.pdf
Fragen A1 – A4 und A7 – A12 und A14 – A15
10. Welche Auswirkungen hat der erhöhte Treibhauseffekt und welche möglichen Folgen sind zu erwarten?
11. Ein Eisbrocken schwimmt in einem Gefäß und schmilzt. Was passiert mit dem Wasserspiegel? Was
hat das mit dem Treibhauseffekt zu tun?
12. Was ist ein Rückkopplungseffekt (positives Feedback)? Gib ein Beispiel an!
13. Angenommen wir verdoppeln in den nächsten 100Jahren den derzeitigen CO2 Gehalt. Ist es dann
plausibel, eine Temperaturerhöhung von etwa 5°C zu erwarten?
14. Welche anderen Einflüsse auf das Klima gibt es und gab es im Lauf der Klimageschichte der Erde?
Welche Folgen hatten abrupte Klimaänderungen?
15. Warum war die Eiszeit für die Steinzeit Menschen weniger Problem als der Treibhauseffekt für die
Menschheit heute?
16. Das Verbrennen fossiler Brennstoffe hat neben dem Treibhaus noch viele andere Folgen. Welche?
17. Welche Maßnahmen kannst Du zur Verringerung des CO2 Ausstoßes beitragen?
18. Was ist die Solarkonstante? Wieviel Sonnenenergie steht täglich zur Verfügung und wieviel Energie
braucht die Menschheit täglich?
19. Wärmekraftmaschinen: vgl.: 3. Energie und 7. Physik des 18. Und 19. Jh‘s
18. Felder
 allgemeiner Feldbegriff
 elektrisches Feld und magnetisches Feld
 Gravitationsfeld
 elektromagnetisches Feld
(1) Feldarten (Skalarfeld, Vektorfeld, homogen, inhomogen) vgl.: auch 14 Physik und Technik
(2) Beispiele (Dichtefeld, Strömungsfeld, Temperaturfeld, elektrisches, magnetisches, Gravitationsfeld)
(3) Gravitationsgesetz: siehe 1. Astronomie
(4) Feldlinienbilder von stromdurchflossener Spule und Draht, Feldlinienbild eines Plattenkondensators
und einer elektrischen Ladung, Feldlinienbild eines Stabmagneten und eines U-Magneten
(5) Höhenunterschied als Potentialdifferenz (vgl. auch Frage 65c bei (8))
(6) Maxwellsche Gleichungen (Bedeutung und Voraussagen): vgl. 14. Strahlung
(7) Elektromagnetische Schwingungen und Wellen: vgl. 14. Strahlung
(8) Fundamentale Wechselwirkungen in der Physik: vgl. 15. Teilchen
(9) http://www.oebv.at/sixcms/media.php/229/Maturafragen_zu_BB7.pdf
Frage 65, 66, 67, 68, 71, 76