In Physik gut sein

Für einige glückliche Personen ist es selbstverständlich in Physik gut zu sein. Für alle anderen von uns hingegen, bedeutet es eine Menge harte Arbeit um in Physik eine gute Note zu kriegen. Glücklicherweise kann jeder seinen Physik Stoff meistern, indem man wichtige grundlegende Fertigkeiten lernt und "viel" übt. Noch wichtiger als eine gute Note zu bekommen, ist es, dass ein besseres Verständnis der Physik ein wenig dazu beitragen kann, die mysteriösen Kräfte zu verstehen, welche bestimmen wie die Welt funktioniert.

Teil 1

Teil 1 von 3:

Grundlegende physikalische Konzepte verstehen

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Präge dir Grundkonstanten ein. In der Welt der Physik, werden gewissen Kräfte, wie zum Beispiel die Gravitationskraft auf der Erde, mathematischen Konstanten zugewiesen. Einfacher ausgedrückt bedeutet dies, dass diese Kräfte meistens immer durch die selbe Zahl ausgedrückt werden, unabhängig davon, wo und wie sie verwendet werden. Es ist eine gute Idee die wichtigsten Konstanten (und ihre Maßeinheiten) auswendig zu lernen – oftmals werden sie nämlich in Prüfungen nicht angegeben. Hier ist eine Liste der am meisten verwendeten Konstanten der Physik:
- Fallbeschleunigung (auf der Erde): 9.81 Meter/Sekunde²
- Lichtgeschwindigkeit: 3 × 10⁸ Meter/Sekunde
- Molare Gaskonstante: 8.32 Joules/(mol × Kelvin)
- Avogadrokonstante: 6.02 × 10²³ pro mol
- Plancksches Wirkungsquantum: 6.63 × 10^-34 Joules × Sekunden
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Präge dir grundlegende Gleichungen ein. In der Physik werden die vielen Beziehungen zwischen den verschiedenen Kräften, die im Universum wirken, mit Gleichungen beschrieben. Einige davon sind äußerst einfach, wohingegen andere äußerst kompliziert sind. Die einfachen Gleichungen auswendig zu können und zu wissen, wie man sie anwendet, ist entscheidend beim Lösen von sowohl einfachen, als auch komplizierten Problemen. Selbst schwierige und verwirrende Aufgaben werden oft gelöst, indem mehrere einfachere Gleichungen genommen werden und diese an die entsprechende Situation angepasst werden. Es ist nicht schwierig diese Gleichungen zu lernen, und wenn du sie erst einmal beherrschst, wirst du wahrscheinlich zumindest einen Teil jedes komplexeren Problems verstehen, dem du begegnen wirst. Hier einige der wichtigsten Gleichungen:^{[1]XForschungsquelle}
- Geschwindigkeit = Veränderung der Position/Veränderung der Zeit
- Beschleunigung = Veränderung der Geschwindigkeit/Veränderung der Zeit
- Momentane Geschwindigkeit = Ursprüngliche Geschwindigkeit + (Beschleunigung × Zeit)
- Kraft = Masse × Beschleunigung
- Kinetische Energie = (1/2)Masse × Geschwindigkeit²
- Arbeit = Weg × Kraft
- Leistung = verrichtete Arbeit/vergangene Zeit
- Impuls = Masse × Geschwindigkeit
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Verstehe die Herleitung der grundlegenden Gleichungen. Die einfachen Gleichungen auswendig zu kennen ist ein Ding – verstehen "weshalb" diese Gleichungen gelten, ein ganz anderes. Falls du kannst, nimm dir Zeit, um zu lernen, wie jede dieser Gleichungen hergeleitet wird. Dies gibt dir ein viel klareres Verständnis der Beziehungen zwischen den Gleichungen und macht dich zu einem vielseitigeren Problemlöser. Denn wenn du verstehst, wie diese Gleichungen "funktionieren", wird es dir viel einfacher Fallen sie anzuwenden, als wenn sie nur auswendig gelernte Zeichen in deinem Kopf sind.
- Lass uns beispielsweise eine sehr einfache Gleichung betrachten: Beschleunigung = Veränderung der Geschwindigkeit/Veränderung der Zeit, oder a = Delta(v)/Delta(t). Beschleunigung ist die Kraft, die dazu führt, dass sich die Geschwindigkeit eines Körpers ändert. Wenn ein Körper eine anfängliche Geschwindigkeit v₀ zum Zeitpunkt t₀ hat und eine weitere Geschwindigkeit v zum Zeitpunkt t hat, kann man sagen, dass der Körper beschleunigt wurde, da die Geschwindigkeit sich von v₀ zu v verändert. Beschleunigung kann nicht sofort erfolgen – egal wie schnell es passiert, es wird einen kleinen Zeitunterschied zwischen dem Moment, in dem der Körper sich mit seiner anfänglichen Geschwindigkeit bewegt, und dem, in dem der Körper seine Zielgeschwindigkeit erreicht, geben. Somit folgt, a = (v - v₀/t - t₀) = Delta(v)/Delta(t).
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Lerne die benötigte Mathematik um Physikaufgaben zu lösen. Mathematik wird oftmals als die "Sprache der Physik" bezeichnet. Wenn du die Grundlagen der Mathematik zu beherrschen lernst, wird dir das helfen Physikaufgaben zu lösen. Einige komplizierte physikalische Gleichungen benötigen sogar vertieften mathematische Kenntnisse (wie Ableitungen und Integrale zu bilden), um gelöst werden zu können. Hier sind einige mathematischen Themen die dir helfen können Physikaufgaben zu lösen, in aufsteigender Schwierigkeit:
- Vor-Algebra und Algebra (für einfache Gleichungen und "finde die Unbekannte" Aufgaben)
- Trigonometrie (für Kraftdiagramme, Rotationsprobleme und geneigte Systeme)
- Geometrie (für Aufgaben mit Flächen, Volumen, usw.)
- Vor-Analysis und Analysis (um Ableitungen zu bestimmen und physikalische Gleichungen zu integrieren – normalerweise brauchst du das aber erst bei schwierigeren Themen)
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Teil 2

Teil 2 von 3:

Noten verbessernde Strategien

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Fokussiere dich auf die wichtigen Informationen in jeder Aufgabe. Physik Aufgaben enthalten oftmals Ablenkungsmanöver – Informationen die nicht für das Lösen der Aufgabe benötigt werden. Wenn du eine Physikaufgabe durchliest, identifiziere die verschiedenen Informationen die gegeben werden, und finde heraus wonach du suchst. Notiere die Gleichung(en), welche du brauchen wirst, um die Aufgabe zu lösen, und weise jeder Information aus der Aufgabe eine geeigneter Variabel zu. Ignoriere dabei benötigte Informationen, da dich dies abbremsen kann und es dazu führen kann, dass es schwierig ist, denn richtigen Lösungsweg zu finden.
- Sagen wir beispielsweise, du musst die Beschleunigung ermitteln, die ein Auto während zwei Sekunden, in denen es seine Geschwindigkeit verändert, erfährt. Wenn das Auto 1000 Kilogramm schwer ist, zu Beginn sich mit 9 m/s bewegt und danach mit 22 m/s, können wir sagen, dass v₀ = 9 m/s, v = 22 m/s, m = 1000 t = 2 s. Wie wir von vorher wissen, ist die Gleichung der Beschleunigung a = (v - v₀/t - t₀). Wir sehen, dass das Gewicht des Körpers keine Rolle spielt, also können wir die Information, dass das Auto 1000 kg Schwer ist ignorieren.
- Wir würden die Gleichung also wie folgt lösen: a = (v - v₀/t - t₀) = ((22 - 9)/(2 - 0)) = (13/2) = 6.5 m/s²
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Verwende die richtigen Maßeinheiten für jede Aufgabe. Die Maßeinheit bei deiner Antwort zu vergessen, oder die falsche zu verwenden, wird zu einem Punkteabzug führen. Um sicher alle Punkte für deine Lösung zu erhalten, solltest du sicher stellen, dass du die Lösung mit der richtigen Maßeinheit zusammen angibst. Einige der am häufigsten verwendeten Maßeinheiten der Physik sind unten aufgelistet – achte darauf, dass in der Physik normalerweise das SI-System verwendet wird:
- Masse: Kilogramm (oder Gramm)
- Kraft: Newton
- Geschwindigkeit: Meter/Sekunde (oder Kilometer/Stunde)
- Beschleunigung: Meter/Sekunde²
- Energie/Arbeit: Joule (oder Kilojoule)
- Leistung: Watt
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Vergiss kleine Details (wie Reibung, Luftwiderstand, usw.) nicht. Physik Probleme sind in der Regel "Modelle" von Situationen in der echten Welt – das heißt, sie vereinfachen, was wirklich passiert, um das ganze verständlicher zu machen. Manchmal bedeutet das, dass Kräfte, welche die Lösung eines Problems (zum Beispiel Reibung) beeinflussen können, absichtlich weggelassen werden. Das ist aber nicht immer der Fall. Falls diese kleineren Details nicht explizit weggelassen werden, und du genügend Informationen besitzt, um sie in deiner Antwort zu berücksichtigen, solltest du sie auch in die Antwort einfließen lassen, um eine möglichst genaue Antwort zu erreichen.
- Sagen wir beispielsweise, eine Aufgabe verlangt es herauszufinden, wie groß die Beschleunigung eines 5 Kilogramm schweren Holzblockes ist, der sich einem glatten Boden entlang bewegt und mit einer Kraft von 50 Newton beschleunigt wird. Da F = m × a, könnte es scheinen, dass die Antwort einfach die Lösung für a in der Gleichung 50 = 5 × a, ist. Jedoch gibt es in der echten Welt die Reibungskraft, welche die effektive Kraft, mit welcher der Körper bewegt wird, reduziert wird. Wenn man dies ignoriert, führt das zu einer Antwort, in welcher der Block ein wenig schneller beschleunigt wird, als er wirklich würde.
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Nachkontrolliere deine Antworten. Eine mittelschwere Physikaufgabe kann schnell ein Dutzend mathematische Berechnungen beinhalten. Ein Fehler in einer dieser Berechnungen kann zu einer falschen Antwort führen. Achte also genau darauf, während dem du die Aufgabe löst, und wenn du Zeit hast, überprüfe deine Antwort am Ende noch einmal, um sicher zu stellen, dass alles richtig aufgegangen ist.
- Während einfaches wiederholen deiner Arbeit ein Weg ist, um die mathematischen Schritte zu überprüfen, kann es auch hilfreich sein, Allgemeinwissen dazu zu verwenden, das Problem auf das echte Leben anzuwenden und deine Antwort zu überprüfen. Beispielsweise wenn du den Impuls (Masse × Geschwindigkeit) eines Körpers, der sich nach vorne bewegt, bestimmst, kann ein negativer Wert nur falsch sein, denn Masse kann nicht negativ sein und Geschwindigkeit ist nur negativ, wenn sie in die "negative" Richtung geht (also in deinem Bezugssystem rückwärts). Deshalb weißt du, dass wenn du eine negative Lösung erhältst, du irgendwo einen Fehler gemacht haben musst.
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Teil 3

Teil 3 von 3:

Dein bestes im Physikunterricht geben

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Am besten wäre es, wenn du während der Lektion keine neuen Konzepte begegnen würdest. Versuche stattdessen die Kapitel anstehender Lektionen in deinem Lehrbuch vorzuarbeiten. Verliere nicht zu viel Zeit mit der genauen Mathematik des jeweiligen Themas – versuche die allgemeinen Konzepte zu verstehen, und worum es genau geht. Dies wird dir eine solide Basis geben, auf die du in der Stunde erworbenen mathematischen Fähigkeiten anwenden kannst.
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Sei im Unterricht aufmerksam. Während der Lektion wird die Lehrperson die Konzepte die du bereits gelesen hast erläutern und Bereiche erklären, die du nicht gut verstanden hast. Mache dir Notizen und stelle viele Fragen. Die Lehrperson wird wahrscheinlich auch den mathematischen Hintergrund des Themas erläutern. Wenn sie das tut, versuche im Kopf zu behalten "was gerade passiert" auch wenn du nicht die genauen Herleitungen jeder Gleichung mehr im Kopf hast – wenn du dieses "Gefühl" für den Stoff hast, ist das ein großer Vorteil.
- Falls du auch nach der Lektion noch fragen hast, sprich mit deiner Lehrperson. Versuche Fragen so spezifisch, wie möglich zu stellen – dies zeigt, dass du im Unterricht aufgepasst hast. Wenn die Lehrperson nicht beschäftigt ist, kann sie dir vielleicht anbieten einen Termin zu vereinbaren und mit dir den Stoff den du nicht verstanden hast, nochmals anschauen und dir helfen ihn zu verstehen.
Um den Lernprozess abzuschließen und dein physikalisches Wissen zu verbessern, solltest du deine Notizen nochmals anschauen, sobald du zuhause die Gelegenheit dazu hast. Dies wird dir helfen, das Wissen aus der Lektion zu behalten. Je länger du dies aufschiebst, desto schwieriger wird es dir fallen dich zu erinnern und die Konzepte werden "fremder" wirken, sei also proaktiv und festige dein Wissen indem du deine Notizen zuhause nochmals anschaust.
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Löse Übungsaufgaben. Genau wie in der Mathematik, beim Schreiben, oder beim Programmieren, ist das Lösen von Physikaufgaben eine geistige Fähigkeit. Je mehr du diese Fähigkeit verwendest, desto einfacher wird es dir fallen. Wenn du mit Physik Schwierigkeiten hast, solltest du viele Aufgaben lösen. Dies wird dich nicht nur auf Prüfungen vorbereiten, sondern dir auch helfen die Konzepte besser zu verstehen.
- Falls du mit deiner Physiknote nicht zufrieden bist, gib dich nicht damit zufrieden nur die Aufgaben die du als Hausaufgabe erhalten hast zu lösen. Streng dich an und löse stattdessen Aufgaben, denen du normalerweise nicht begegnen würdest – das können Aufgaben aus deinem Lehrwerk sein, die dir nicht als Hausaufgabe gegeben wurden, kostenlose Aufgaben aus dem Internet, oder sogar Aufgaben aus einem speziellen Physikübungsbuch (diese kannst du in einem akademischen Bücherladen kaufen).
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Nutze die Hilfen die dir offen stehen. Du musst einen schweren Physik-Kurs nicht alleine durchmachen – abhängig von deiner schulischen Situation kann es dutzende Wege geben, um Hilfe zu erhalten. Mache sie ausfindig und nutze diese Hilfen, um ein besseres Verständnis der Physik zu erreichen. Obwohl einige von diesen Möglichkeiten Geld kosten können, haben die meisten Schüler und Schülerinnen auch Zugang zu einigen kostenlosen. Hier sind nur ein paar Ideen wonach und nach wem du Ausschau halten kannst, falls du Hilfe mit Physik brauchst:
- Deine Lehrperson (mit einem Termin nach der Schule)
- Deine Freunde (mit Lerngruppen und Übungsstunden)
- Nachhilfelehrer/-innen (entweder privat oder mit einem Schulprogramm)
- Weitere Ressourcen (Physik Aufgabensammlung, Webseiten, usw.)
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Tipps

Konzentriere dich auf die Konzepte. Es ist immer hilfreich vor Auge zu haben, was passiert.
Entwickle deine mathematischen Fähigkeiten. Physik auf höherem Niveau ist größtenteils angewandte Mathematik, vor allem Analysis. Stelle sicher, dass du weißt, wie man ein Integral berechnet und, wie man es mit Substitution oder partiell lösen kann.
Achte auf Details wenn du Physikaufgaben löst. Vergiss die Reibung in einer Berechnung nicht, und nimm nicht das Trägheitsmoment der falschen Achse.
Lerne die Herleitungen.

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