Himmelsgesetze der Bewegung

Dieses Buch steht im Regal Physik sowie im Regal Schule.

Zielgruppe: Schule Oberstufe

Schulbuch

Zusammenfassung des Projekts

• Zielgruppe:

• Schüler der 9. und 10. Schulstufe
• Physiklehrer der 9. und 10. Schulstufe, als Lehrbuch

• Projektumfang: Der Gesamtstoff, der in Klasse 5 oder 6 eines Gymnasiums in Österreich unter "Mechanik" unterrichtet wird (und etwas mehr). Bitte beachten: Hier wird eigentlich der Lehrplan von Österreich benutzt, in diesen Klassen ist aber der Stoff in Deutschland und in anderen Staaten nicht so anders! Jede Person ab einem Alter von 14 Jahren kann dieses Buch benutzen. Ziel ist, dass die Person durch (vielleicht wiederholtes) Lesen des Buchs den Stoff selber verstehen kann. Sogar der österreichische Lehrplan ist kaum in den Kapiteltiteln zu sehen. Die Idee ist, den Stoff durch gewisse Themen der Astrophysik beizubringen. Das kann vielleicht den Stoff interessanter machen. Der vorliegende Theorieteil wird von einem Übunsbuch als auch einem Buch über die Geschichte und die Philosophie der Physik als auch ein Experimentteil hoffentlich ergänzt.

• Abgrenzung zu anderen Wikibooks: Dieses Buch ist so konzipiert, dass es Schüler, die auch unter Umständen etwas mehr Probleme mit dem Fach Physik haben, leicht verstehen können. Es ist für ein Alter von ca. 15 Jahren gedacht.

• Buchpatenschaft / Ansprechperson: Yomomo (Diskussion)

• Sind Co-Autoren gegenwärtig erwünscht? Nein. Wenn das Buch (bald) fast fertig ist, werden Verbesserungen (mit bestimmten Richtlinien) gefragt.

• Experimente: Experimente oder Projekte werden dieses Jahr in der Schule ausprobiert. Wenn was Gutes entsteht, kommt auch ein Begleitbuch dazu (vielleicht sogar auch Links in YouTube).

• Bilder: Bilder werde ich, wenn ich Zeit habe, addieren.

• Fragen: Fragen werden vorwiegend in Form von Tests hinzugefügt.

• Kapiteleinteilung: Die Einteilung erfolgt vorwiegend in Themen aus der Astrophysik.

• Philosophie: Das Buch ist als Lehrbuch gedacht. Ein Grundanliegen des Autors ist die aufbauende Wiederholung von Begriffen und Themen. Astrophysik wird als Leitfaden benutzt.

Inhaltverzeichnis

• Inhaltverzeichnis
• Spielwiese

Astronomie: Der Anfang der Mathematik

(Mathematische Grundkenntnisse)

• Mathematik und Astronomie
• Umformen
• Zehnerpotenzen - Vorsilben
• Größen und Einheiten
• Lineare Funktionen
• Vektoren
• Dimensionsanalyse

Geradlinige Bewegung: eine Bewegung außerhalb des Universums



• Grundbegriffe der Mechanik
• Die geradlinige Bewegung
• Übungen über Geschwindigkeit und Beschleunigung
• Diagramme der geradlinigen Bewegung
• Diagramme: Vertiefung

Schwarzes Loch

• Kraft und Arbeit, potenzielle und Bewegungsenergie
• Freier Fall – Energieerhaltungssatz
• Fluchtgeschwindigkeit
• Schwarzschildradius
• Lichtgeschwindigkeit und Lichtjahr

Sir Isaak Newton und ein Fallschirmsprung auf den Jupiter

• Luftwiderstand und Reibung
• Die newtonschen Gesetze
• Fallschirmsprung

Das Leben eines Sterns

• Schall
• Temperatur und Druck in Gasen: Die Moleküle und die Bewegungsenergie
• Impuls
• Stoßvorgänge
• Das Leben eines Sterns

Stern- und Planetenbewegung: Rotation und Kreisbewegung

• Das newtonsche Gravitationsgesetz
• Warum der Mond nicht auf die Erde fällt: Kreisbewegung
• Weltbilder
• Unsere Zeitregelmäßigkeiten: Jahreszeiten, Tag und Nacht, Mondphasen
• Finsternisse
• Rotation: Winkelgeschwindigkeit, Frequenz und Bahngeschwindigkeit
• Trägheitsmoment, Drehimpuls(-Erhaltung) und die keplerschen Gesetze
• Drehmoment und Hebelgesetz
• Entsprechende Größen der Rotation und der Translation
• Einführung in die Wellenphysik
• Vermessung der Erde und des Abstandes zum Mond
• Gezeitenkräfte
• Die Erhaltungssätze der Physik

Auf dem Weg zum Himmel: Fliegen

(Hydro- und Aeromechanik)

• Statischer Druck in Fluiden
• Auftrieb
• Kontinuitätsgleichung und Druck in Strömungen
• Dynamischer Auftrieb

Das Universum ist doch krumm und unberechenbar! Relativitätstheorie, Quantenmechanik, Chaostheorie

(Vertiefende Themen aus der Mechanik)

• Bezugssysteme
• Superposition
• Chaostheorie