LICHT UND BILD

1 Ohne Licht keine Bilder 6
1.1 Licht wird an ebenen Flächen reflektiert 7
Streifzug durch die Mikrowelt: Woraus besteht Licht? 8
Streifzug durch die Geschichte: Wie schnell ist Licht? 8
1.2 Spiegelbilder 9
1.3 Licht fällt auf einen Hohlspiegel 10
Pinnwand: Hohlspiegelbilder 11
Pinnwand: Parabolspiegel - die besseren Hohlspiegel 12
1.4 Wölbspiegel und ihre Bilder 13

2 Brechung 14
2.1 Licht wird gebrochen 14
2.2 Der umgekehrte Übergang 15
2.3 Eine besondere Reflexion 16
Streifzug durch die Technik: Glasfasertechnik 17

3 Licht brechendes Glas mit verschiedenen Formen 18
3.1 Das Brennglas 18
3.2 Linsen erzeugen Bilder 19
Pinnwand: Bildentstehung an der Sammellinse 20
3.3 Zerstreuungslinsen 22
Streifzug durch die Technik: Herstellung von Linsen 23
Streifzug durch die Mathematik: Linsenkombinationen 23

4 Optische Geräte 24
4.1 Fernrohre 24
4.2 Das Mikroskop 25
Streifzug durch die Technik: Projektoren 26
4.3 Lupe und Tageslichtprojektor 27
4.4 Die Kamera 28
Streifzug durch die Technik: Vom Film zum Bild 29

5 Menschliches Sehen 30
5.1 Das Auge 30
5.2 Korrektur von Sehfehlern 31
Streifzug durch die Biologie: Das Auge ist kein Fotoapparat 32
Pinnwand: Optische Täuschungen 33

Projekt: Bau von optischen Geräten 34
Auf einen Blick 36
Prüfe dein Wissen 37


KRÄFTE

1 Kräfte bewegen und verformein 38
1.1 Keine Bewegung ohne Kraft 39
1.2 Die Geschwindigkeit 40
1.3 Die gleichförmige Bewegung 41
1.4 Die Geschwindigkeit- mathematisch 42
Pinnwand: Geschwindigkeiten in Natur, Umwelt und Technik 43

2 Kräfte und ihre Wirkungen 44
2.1 Beschleunigte Bewegungen 44
Streifzug durch die Biologie:
Geschwindigkeiten im Tierreich 45
Streifzug durch die Science-Fiction: Geschwindigkeiten bei StarTrek 45
2.2 Die Geschwindigkeit nimmt ab 46
2.3 Der Anhalteweg 47

3 Verformungen 48
3.1 Elastische und plastische Körper 48
Streifzug durch die Technik: Crash-Tests 49
3.2 Der Kraftmesser 50
Praktikum: Kraftmesser - selbst gebaut 51
3.3 Kraft und Dehnung sind nicht immer proportional 52
Streifzug durch die Technik: Materialprüfung 53

4 Körper sind schwer und träge 54
4.1 Gewichtskraft 54
4.2 Gewichtskraft und Masse 55
4.3 Die trage Masse 56
Streifzug durch die Technik: Rückhaltesysteme 57
4.4 Bewegungsänderung durch Reibung 58
4.5 Reibung ist eine Kraft 59
Pinnwand: Kraft ist eine gerichtete Größe 60
Pinnwand: Addition und Subtraktion von Kräften 61

5 Kräfte in Wechselwirkung 62
5.1 Kraft und Gegenkraft 62
5.2 Der Rückstoß 63

6 Einfache Maschinen 64
6.1 Feste und lose Rollen 64
6.2 Der Flaschenzug 65
6.3 Zweiseitiger Hebel und Hebelgesetz 66
6.4 Der einseitige Hebel 67
6.5 Die schiefe Ebene 68
Pinnwand: Anwendungen der schiefen Ebene 69
6.6 Goldene Regel der Mechanik 70
Pinnwand: Anwendung zur goldenen Regel der Mechanik 71

Projekt: Hebel und Rollen in der Technik und in der Natur 72
Auf einen Blick 74
Prüfe dein Wissen 75


ENERGIE UND LEISTUNG

1 Was für eine Leistung! 76
1.1 Nichts als Arbeit! 77

2 Einsatz von Energie 78
2.1 Arbeit ist Energieverschiebung 78
2.2 Formen mechanischer Energie 79
2.3 Umgewandelte Energien lassen Artisten fliegen 80
Streifzug durch den Freizeitsport: Bungee-Springen 81
Streifzug durch den Leistungssport: Schwimmtraining 81
2.4 Energieentwertung 82
2.5 Energieerhaltung 83
Pinnwand: Anwendung zur goldenen Regel der Mechanik 71
Projekt: Hebel und Rollen in der Technik und in der Natur 72
Auf einen Blick 74
Prüfe dein Wissen 75
Streifzug durch die Geschichte: JULIUS ROBERT VON MAYER 83
Streifzug durch die Geschichte: Perpetuum mobile 84
Praktikum: Bau eines Indoor Flyer's 85
Pinnwand: Bewegte Luft als Energieträger 86
Pinnwand: Wasserkraftwerke 87

3 Leistung 88
3.1 Mechanische Leistung 88
Pinnwand: Höhenenergie und Leistung 89
Pinnwand: Spitzenleistungen in Technik und Natur 90

Auf einen Blick 91
Prüfe dein Wissen 91


MESSEN IN STROMKREISEN

1 Elektrische Erscheinungen 92
1.1 Elektrische Ladung 93
1.2 Negative und positive Ladung 94
1.3 Das elektrische Feld 95
Streifzug durch die Nanowelt: Woher kommen die Elektronen? 96
Pinnwand: Elektrische Erscheinungen 97
1.4 Elektronen sind Ladungsträger 98
1.5 Die elektrische Stromstärke 99
Streifzug durch die Wetterkunde: Blitz und Donner 100
Streifzug durch die Geschichte: Erfindung des Blitzableiters 101

2 Strom, Spannung, Widerstand 102
2.1 Elektrische Lampen in verschiedenen Schaltungen 102
2.2 Die elektrische Spannung 103
2.3 Das Vielfachmessgerät 104
2.4 Messen mit einem Vielfachmessgerät 105
Praktikum: Bau eines Messgerätes 106

Projekt: Anzeigegeräte für Elektrizität 107

2.5 Spannung und Stromstärke hängen zusammen 108
2.6 Der elektrische Widerstand 109
2.7 Eine Formel für den Widerstand 110
Streifzug durch die Geschichte: 2000 Jahre Geschichte der Elektrizität 111
Pinnwand: Verschiedene Widerstände 112
Pinnwand: Widerstände in der Technik 113
2.8 Der Widerstand eines Leiters
ist temperaturabhängig 114
Streifzug durch die Technik: Supraleitung 115

3 Widerstände in Schaltungen 116
3.1 Widerstände in der Reihenschaltung 116
3.2 Widerstände in der Parallelschaltung 117
3.3 Teilspannungen in Reihenschaltung und Parallelschaltung 118
3.4 Teilstromstärken in Reihenschaltung und Parallelschaltung 119
Streifzug durch die Technik: Messen von Widerständen 120
Streifzug durch die Mathematik: Berechnung von Widerständen 121

4 Störungen im Stromkreis 122
4.1 Überlastung des Stromkreises - Sicherungen 122
Streifzug durch die Technik: Schmelzsicherungen 123
4.2 Kurzschluss und Sicherungen 124
Pinnwand: Sicherungen schützen - aber nicht immer 125

Auf einen Blick 126
Prüfe dein Wissen 127


ENERGIE UND LEISTUNG IN STROMKREISEN

1 Gewinnung elektrischer Energie 128
1.1 Einsatz elektrischer Energie 129

2 Energie und Geld 130
2.1 Elektrische Leistung 130
Streifzug durch die Technik: Elektrische und mechanische Energie 131
Streifzug durch die Mathematik: Die "Strom"-Rechnung 131
2.2 Transport elektrischer Energie 132
2.3 Energieumwandlungen 134
2.4 Der Elektrizitätszähler 135

3 Energiebedarf und die Folgen 136
3.1 Energiewandlung und Wirkungsgrad 136
Pinnwand: Erneuerbare Energien 137
3.2 Das Kohlekraftwerk 138

Projekt: Energiesparen entlastet die Umwelt 140

Pinnwand: Kraftwerke mit regenerativen Energien 142

Auf einen Blick 143
Prüfe dein Wissen 143


SCHWIMMEN UND TAUCHEN
Projekt: Schwimmen, Schweben, Untergehen 144


ANHANG

Lösungen für "Prüfe dein Wissen" 152
Stichwortverzeichnis 156
Tabellen zur Physik 158
Bildquellenverzeichnis 160