Zugänge zur Physik - AM BRG Kepler

Der "Karlsruher Physikkurs"
Kritik am Aufbau der herkömmlichen Schulphysik:
Die Abfolge und Struktur der Schulphysik ist historisch orientiert. Sie baut auf der Mechanik auf
und damit auf Größen, die sich als schwer verständlich erwiesen haben (z.B. Kraft). Dadurch wird
insbesondere der Übergang zur Quantenphysik, die mit völlig anderen Konzepten arbeitet,
erschwert.
Grundidee:
Die gesamte Physik wird auf mengenartigen Größen und deren Strömen aufgebaut. Dadurch
gelangt man zu einer einheitlichen Beschreibung der Natur, die sich an Konzepten der
Thermodynamik und Quantenphysik orientiert.
Solche Größen sind:
Energie E, Impuls p, Drehimpuls L, Ladung Q, Entropie S, Teilchenmenge n
Bei jedem Vorgang in der Natur strömen mindestens 2 dieser Größen, eine davon ist meist
die Energie.
Bildhafte Grunddarstellung:
Es gibt Zu- und Abströme von mengenartigen
Größen.
Energie
System
Die mit der Energie mitfließende Größe wird als
Energieträger bezeichnet – somit gibt es keine
Energieträger
Energieformen mehr.
Manche Größen sind Erhaltungsgrößen, aber nicht
alle. Somit gibt es „Pfandflaschen“-Träger (zB Impuls)
und „Einwegflaschen“-Träger (zB Entropie). Bei ersteren sind geschlossene Stromkreise möglich.
Grundformel:
I = b ⋅ I
E
Beispiele:
Elektrizität:
Mechanik:
Thermodynamik:
T
dE
dt
dE
dt
dE
dt
IE: Energiestrom(stärke)
b: Beladungsmaß
IT: Trägerstrom(stärke)
Die Energiestromstärke (Energie/Zeit) entspricht einer Leistung.
dQ
= U ⋅ P = U ⋅ I
dt
dp
= v ⋅ P = v ⋅ F
dt
= T ⋅
dS
dt
http://www.physikdidaktik.uni-karlsruhe.de/kpk/info.html
Hier wird also die Kraft zur
abgeleiteten Größe: Sie entspricht der
Impulsstromstärke, das Beladungsmaß
(wie viel Energie der Impulsstrom
transportiert) ist die Geschwindigkeit.
Das Beladungsmaß des Entropiestroms
ist die Temperatur
Fachdidaktisches Seminar 1 Gerhard Rath
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