Panische Angst vor Experimentalphysik 1?
Good night, in the night. Das neue Semester läuft seit 5 Wochen und ich bin total aus dem Häuschen wie Nachbars Lumpi. Ich habe im Sommersemester angefangen zu studieren und habe dort die Vorlesung "Experimentalphysik 2" gehört und gut bestanden (Nicht zuletzt auch dank euer tollen Hilfe hier auf Gutefrage.net). Jetzt komm ich ins Wintersemester, wo "Experimentalphysik 1" ansteht - und ich bin total am Durchdrehen.
Ich bin in jeder Vorlesung und Übung. Ich bereite jede Vorlesung im Skript nach und recherchier auf einschlägigen Seiten. In der Vorlesung komm ich eigentlich auch sehr gut mit, da dort eigentlich hauptsächtlich die Theorie erklärt wird. Unser aktuelles Thema ist z.b. Reibung - da erzählt der Dozent dann bisschen was zur Haftreibung, Gleitreibung, partielle Vektorintegration usw. Alles easy peasy taco breezy.
Doch das große Problem sind die Übungsaufgaben. Ich sitz vor den Aufgaben und bin komplett fertig! Ich weiß gar nicht wo oben und unten und vorne und hinten ist. Um ein Beispiel zu geben, das ist unsere dieswöchige Aufgabe.
So, da fängst's schon an. Ist das jetzt ein schiefer Wurf? Ein schräger Wurf? Ein seitwärter Wurf? In der Vorlesung hatten wir die Formel gelernt y0 = 1&2 g t² + (-v0 * sin alpha t). So, jetzt steht in den Musterlösung y0 = 1/2 * s * t². Why??? 😂😂
So, nächstes Problem:
Hier wird jetzt der Wurf in vertiakle und horizontale Richtung gesplittet. . Jetzt wird auf einmal doch y0 = 1&2 g t² + (-v0 * sin alpha t ) für die vertiakel Richtung benutzt. Das wird dann nach t aufgelöst und in die horizontale Richtung "vo cos alpha" t" eingesetzt. Wie kommt man da drauf? Warum wird der vertikale Term mit dem Sinus nach t aufgelöst und dann in den horziontalen Term mit Cosinus eingesetzt??? Wieso nicht den Cosinustermin nach t auflösen und in den Sinus reinsetzen? Da könnt ich genau so gut sagen "den schrägwärtsten Term in den Term mit doppelten Salto und Tangens" einsetzen. Das ist alles so willkürlich und verwirrend.
Ein Problem ist auch, dass die Übung überhaupt nicht auf die Vorlesung zugeschnitten ist. Wir mussten in der letzten Übung von letzte Woche z.b. schon partielle Integration machen und in der Vorlesung wurde erst diese Woche der Begriff des Integrals eingeführt. Die Vorlesung ist eher so lustige Quasselrunde mit Experimenten und dann sitzt man vor der Übung wie ein Ochs vorm Berg.
Mir ist bewusst, dass man sich als Student viel selbst erarbeiten muss, aber ich sitz teilweise bis 5 Uhr morgens an den Blättern, hau mir die Nächte um die Ohren und check null. Heute hab ich z.b. von 13 Uhr bis Mitternacht an einem Blatt gehockt und dann guck ich mir ide Musterlösung an und denk mir "Da wär ich nie im Leben draufgekommen??".
In "Experimentalphysik 2" (Elektrodynamik) war alles klar definiert. Es gab Maschenregel, Knotenregel usw. Man wusste was zu tun war. Jetzt in "Experimentalphysik 1" (Mechanik) ist jede Aufgabe komplett anders. Wir hatten z.b. letzte Woche auch Aufgabe, wo ein Rettungshwimmer ins Meer springt ,also auch mit Geschwindigkeit und Winkeln - aber komplett andere Formeln.
Da musste man dann auf irgendwelche Doppelbrüche kommen
Ich weiß überhaupt nicht wie ich da ohne Lösung draufgekommen wär. Meine Kommilitonen schieben auch schon alle die Panik. Unser Dozent hat auch schon stolz präsentiert, dass die Durchfallquote bei ihm relativ hoch ist.
Eine Möglichkeit wäre noch Physik zu schieben. Die Aufgaben des Dozenten der nächstes Jahr an der Reihe sind sind relativ kürzer und er sagt auch selbst, dass die Klausuraufgaben bei ihm "sehr ähnlich" zu seinen Übungsaufgaben sein werden.
Wie habt ihr euch damals Mechanik auf die Kette geschafft? Irgendein hilfreiches Buch, Seite etc?
Wie kann ich die verschiedenen Fälle unterscheiden, damit ich schnell weiß welche Formel in welcher Situation anwendbar ist? Woher weiß ich z.b. "Ah, das ist jetzt schiefer Wurf - ach da muss ich jetzt vertikale Komponente nach t auflösen und in horizontale einsetzen!" Wie kann ich lernen die Aufgaben richtig zu lösen?
Mit verzweifelten Grüßen,
Jensek81
6 Antworten
So, da fängst's schon an. Ist das jetzt ein schiefer Wurf? Ein schräger Wurf? Ein seitwärter Wurf?
ist dich völlig egal wie du es nennst.
In der Vorlesung hatten wir die Formel gelernt...
du sollst ohnehin nicht einfach versuchen irgendwelche in der vorlesung gelernte formeln einfach stur anzuwenden, sondern versuchen das beispiel zu verstehen. vergiss einfach welche formeln in der vorlesung waren und löse das beispiel selbst.
In der Vorlesung hatten wir die Formel gelernt y0 = 1&2 g t² + (-v0 * sin alpha t). So, jetzt steht in den Musterlösung y0 = 1/2 * s * t². Why??? 😂😂
weil bei a) alpha=0 ist, und damir sin(alpha)=0 ist.
(und übrigens die formeln die du geschrieben hast habt in der vorlesung sicher nicht gehabt. die machen nämlich keine sinn. du hast da öfter mal v0, s und g vertauscht).
siehst du, hättest du nicht an die formel in der vorlesung gedacht sondern wärst das beispiel selbst angegangen, hättest du mit dem mysteriösen v0*sin(alpha) nie ein problem gehabt und es hätte dich nicht verwirrt, weil es klar ist dass in vertikaler richtung die anfangsgeschwindigkeit 0 ist und dieser term bei dir gar nie aufgetaucht wäre.
aber warum man dann die vertikale Komponente nach t auflöst und dann in die horizontale einsetzt...da ist mir völlig unklar warum das geschieht und mit welcher Regel / Gesetzmäßigkeit das gelöst werden sollte.
selbes problem. es gibt keine "was-in-was-einsetzregel" oder gesetz das man lernen müsste und dann anwenden. du musst das problem verstehen und dir selbst überlegen was zu tun ist. nicht auf irgendwelche "gesetzmäßigkeiten" verlassen. die gibt es für naturgesetze, aber nicht für lösungswege für übungsaufgabe.
der flug des balles ist zu ende wenn er am boden aufschlägt. also definiert die vertikale bewegung die flugdauer. und wenn du die kennst dann kannst du natürlich mit gegebener horizontaler geschwindigkeit die horizontale distanz ausrechnen.
die "gesetzmäßigkeit" ist dass sich die komponenten trennen lassen und die erdbeschleunigung, das was-in-was einsetzen dafür gibt es keine "gesetzmäßigkeit" sondern hängt von der konkreten situation ab (was passiert genau, was ist gegeben, was ist gesucht). das muss von dir kommen.
Ich belege zurzeit auch Experimentalphysik I als Nebenfach. Die anderen haben schon gesagt, Verständnis ist sehr wichtig.
Sonst kann ich dir sehr das Buch Experimentalphysik von Tipler empfehlen. Dort wird viel erklärt und es gibt sehr viele Beispiele und Übungsaufgaben mit erläuternden Lösungen.
Ansonsten sieht das für mich nicht schwieriger aus als bei uns. Auf den Übungszetteln werden eigentlich immer Standardaufgaben abgefragt, die man so ähnlich auch in Büchern oder dem Internet findet. Wenn man also ewig lang nicht weiter kommt und keine Idee hat, kann man immer nachschauen.
Ah und bei mir liegt die Schule 2 Jahre zurück, wobei ich nie Physik in der Schule hatte, für mich war das am Anfang auch sehr schwierig weil alles neu und ständig auf Wissen von der Schule aufgebaut wird. Aber man kommt rein. :)
Nun habe ich mir zunächst einmal nur die erste Aufgabe angesehen. Das nach meinem Empfinden mit der Physik der Mittelstufe zu lösen. man spaltet die Geschwindigkeiten horizontal und vertikal auf und formuliert für beide das Geschwindigkeit-Zeit-Gesetz.
Möglicherweise fehlen Dir die Kenntnisse aus der Schule.
Das geschieht, weil man mathematisch jeden Vektor, also auch den einer Geschwindigkeit in eine senkrechte und eine waagerechte Komponente zerlegen kann. Du betrachtest also deinen schiefen Wurf als zwei unabhängige Bewegungen. Einmal die senkrechte und due waagerechte. Genug Experimente haben in der Physik bestätigt, dass genau diese Aufteilung bei Kräften und Geschwindigkeiten, etc. möglich ist.
Das heißt. Du kannst betrachten, wann dein Körper auf dem Boden aufkommt, wäre er nur vertikal beschleunigt worden. Diese Zeit kannst du dann in die horizontale Komponente einsetzen, um die Wurfweite zu bestimmen, etc.
Huch, mir ging's damals genauso, bloß andersherum. EP1 hatte ich aber nicht bestanden, aber beim Zweitversuch, dank Gutefrage. Bei mir ist jetzt EP2 noch ausstehend. Und bei EP1 war ich auch verzweifelt.
Also was ich gelernt habe, ist, dass es eigentlich alles mit Geometrie zu tun hat.
Meistens musst du irgendwelche Gleichungen finden, die in der Aufgabe "stimmen", das ist nicht immer nur auf die Formle beschränkt, kann auch Satz des Pythagoras sein, hauptsache die gesuchte Größe ist drin
Ohne Skizze kommt man da meist nicht weit. Generell geht es oft nur darum, bestimmt größen durch Sin Cos oder Satz des Pythagoras auszurechnen
Wenn du einen Winkel suchst, kannst du z.B. sin auch nach alpha umstellen
Oft kannst du auch schon eine Gleichung aufstellen, wenn du Proportionen oder Verhältnisse weißt, also Strahlensatz, wie auch bei der Schwimmeraufgabe
Oft geht es darum zu schauen, welche Energien wo herrschen und dann eine Gleichung wegen der Energieerhaltung aufstellen, um an irgendwelche Werte zu kommen
Bei einem Looping/ Umlaufbahn gibt es je ein Wichtiges Kraftgleichgewicht, hab ic vergessen, aber irgendwas mit Zentipetal und Fugalkraft
Manchmal kommt man nicht auf den Wert, weil er zu komplex ist, aber die Umdrehung der Aufgabe hilft sehr viel, indem man z.B. das Gegenteil ausrechnet, und dann vom Gegenteil auf den Ggesuchten Wert zu kommen
Oft geht es bei der Suche von einem Bestimmten Wert, z.B. Wo ist die Beschleunigung am höchsten, um Funktionsgraphen, also so Geschwindigkeit kann man ja auch als Funktion hinschreiben. Jenachdem z.B. Ableitung un hoch und Tiefpunkte, nullpunkte berechnen, oder f(0), wenn z.B. Gesagt wird, v hat die Formel und hat bei t=54 den Wert, welchen hat es bei t=0
Man kann jede Bewegung in eine x und y Bewegung aufspalten, also mit sin und cos, wenn das normale v die Hypotenuse ist, ist vx=cosv und vy=sinv
Das hilft auch wiederum, um Winkel zu finden, einmal brauchte man einen und hatte diese aufspaltung nur gemacht, um Winkel zu berechnen
Manchmal wird alles in Vektoren geschrieben, das ist nur wichtig, wenn die Werte in unterschiedliche Richtungenn gehen, Wenn es nur in einer Linie geht, z.B. Eoin auto fährt eindimensional, braucht man keine, wenn aber ein Ball fliegt, dann schon. Oft braucht man die Vektoren gar nicht, weil man sie lieber in Formeln für x Richtung z.B. Aufspaltet. Das geht so, wenn die Vektorformel (xyz)*2+(xyz) ist, ist die x formel 2x+x, so einfach ist das.
Das mit den Bewegungen ist so eiin Ding, man kann Bewegungen mit Satz des Pythagoras aufspalten, z.B. Ein Ball fliegt schräg mit v, dann kann man daraus vx und vy berechnen. Da gibt es Regeln, z.B. dass bei einem Waagrechten Wurf das gesamt a nur ay ist, weil die einzige Beschleunigung die Erdbeschleunoigung ist, und das gesamte v ist nur vx, weil die Gescvhwindigkeit den Ball in x Richtung schiebt und für das Fallen nur a verantwortlich ist... Wenn man da paar Regeln kennt, hilft das auch...
Viele Formeln sind nur Herleitungen in bestimmten Situationen, oft muss man sich alles selbst zusammenbasteln, es werden aber immer wichtige Details genannt. Da ist es auch wichtig, Vektoren zu verstehen, und wann die drankommen. Z.B. ein Schräger Wurf (Bild weiter unten). Hier ist z die senkrechte Richtung sagen wir mal. x und y sind die anderen. In der Aufgabe fliegt der Ball nur in der xz-Ebene. An a ist nur die Erdbeschleunigung beteiligt, die nur in z-Richtung geht. Und es hqat keinen besonderen Anfangspunkt. Da sieht man auch z.B., das die rote Formel, die die Flughöhe ist, wieder eine Herleitung ist, die unter bestimmten Bedingungen funktionieren kann. Bei solchen Bewegungsaufgaben ist eigentlich die Hauptformel die für die Linienbewegung, also x=x0+v0t+0,5at^2. also die 1D Variable wurde hier x genannt. Und das muss man sich immer merken. Wenn es eine mehrdimensionale Bewegung gibt, Gibt es für jede Koordinatenrichtung x y z so eine Gleichung, die unabängig von dan anderen Gleichungen ist, also das, was in x Richtung passiert beeinflusst bei einem Wurf nicht das, was in y Richtung passiert.
In der Aufgabe ist der Vektor im Bild das wichtigste. Der Zeigt einfach nur, wie die Bewegungsformeln in den unterschiedlichen Richtungen aussehen. Man nimmt einfqach die allgemeine 1D Gleichung und passt die für jede Koordinatenrichtung an
X Richtung. a wirkt nur in z-Richtung, also fällt der 0,5a^2 Teil weg. v gibt es schon, aber die Anfangsposition x0 ist hier 0, also kann man x0 überall weglassen. Bei v soll man auch nur den x anteil nehmen, also vx, das vcos(a) ist
Die fertige Gleichung für x-Richtung ist x=v0xt
Y Richtung, es wurde hier gesagt, die Bewegung ist nur in der xz Ebene, also bei y ist die gleichung
y=0
Z Richtung, die Erdbescleunigung a geht in z Richtung, a kann man also in der Formel lassen. V hat auch einen anteil vz, weil man nicht senkrecht wirft, sondern diagonal.
z=v0z+0,5at^2, und weil die Erdbeschleunigung -g ist, heißt es
z=v0z-0,5gt^2...
Das heißt, wenn man die Bewegung so auftrennt, ist es einfach, z.B. wie weit in Luftlinie ist der Ball nach t gekommen, da rechnet man z.B. die x Gleichung aus
Bei einer 2D Bewegung kann man auch daraus eine besondere Gleicung aus der x und der z Gleichung machen, indem man z.B. die x Gleichung nach irgendwas auflöst, was auch in der z Gleichung vorkommt, einsetzt und schwupps, hat man einen Funktionsterm, in dem man z abhängig von x berechnen kann. Das Rote ist auch so ein Resultat. wenn man sowas hat, kann man z.B. einfach die Höhe z an der Stelle x=20m ausrechnen. Also das is eigentlich immer mathematisches Rumgespiele.
Hier ist noch eine abiaufgabe, die diese Vorgehensweisen gut zusammenfasst
Schräger Wurf - Abitur Physik (abi-physik.de)
Hier werden nämlich auch die Gleichungen für die einzelnen Richtungen ausgerechnet, dann eingesetzt, um eine Funktion zu machen, und dann mit der Funktion rumgespielt, um Maximalpunkt und sowas rauszubekommen
Also das waren so die Vorgehensweisen, die öfter drangekommen sind bei EP1
Ich bin auch mitten in EP, aber habe anscheinend nicht solche großen Probleme darin, wie du. Klar, manche Übungsaufgaben fallen mir auch sehr schwer, weil ich nicht auf einen vernünftigen Ansatz komme, aber bei dir sehe ich das große Problem, dass du dich sehr auf die Formeln versteifst. Irgendwie erkenne ich nur wenig Verständnis. Sonst wüsstest du, dass ein schiefer Wurf und dessen Gleichung auch den senkrechten und waagerechten Wurf abdeckt. Es ist wichtig, dass du nicht die Formeln, sondern die Physik hinter ihnen verstehst. Da brauchst du dann für die Prüfung nämlich rein gar nichts machen, außer ein paar Übungsaufgaben zu rechnen. Frage dich nicht, wie und welche Formel du anwenden musst, sondern wie du ein Problem auf bekannte Sachverhalte herunterbrechen und eine Formel für das spezifische System herleiten kannst. Nur so kommst du qualitativ zurecht und wirst das Semester ohne Probleme überstehen.
Also Schule ist 10 Jahre her bei mir hehe^^Dass mit dem Aufspalten hab ich auch noch so einigermaßen hinbekommen, aber warum man dann die vertikale Komponente nach t auflöst und dann in die horizontale einsetzt...da ist mir völlig unklar warum das geschieht und mit welcher Regel / Gesetzmäßigkeit das gelöst werden sollte.Kenne auch Kommilitonen, die direkt vorm Abi kommen und nicht wissen, wieso das hier geschieht.
Aber ja, die große zeitliche Diskrepanz zwischen letzter Physikschulstunde (am 25. Juni 2013) und der jetzigen Physikvorlesung ist wahrscheinlich ein Faktor. ^^