Fe­der­pen­del

In den Phy­sik­bil­dungs­stan­dards ste­hen fol­gen­de Kom­pe­ten­zen:

Kom­pe­tenz Nr. 3: For­ma­li­sie­rung und Ma­the­ma­ti­sie­rung in der Phy­sik

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler kön­nen den funk­tio­na­len Zu­sam­men­hang zwi­schen phy­si­ka­li­schen Grö­ßen er­ken­nen, gra­fisch dar­stel­len und Dia­gram­me in­ter­pre­tie­ren und sie kön­nen funk­tio­na­le Zu­sam­men­hän­ge selbst­stän­dig fin­den

Kom­pe­tenz Nr. 4: Spe­zi­fi­sches Me­tho­den­re­per­toire der Phy­sik

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler kön­nen Zu­sam­men­hän­ge zwi­schen phy­si­ka­li­schen Grö­ßen un­ter­su­chen, Ex­pe­ri­men­te selbst­stän­dig pla­nen, durch­füh­ren, aus­wer­ten, gra­fisch ver­an­schau­li­chen und ein­fa­che Feh­ler­be­trach­tun­gen vor­neh­men. Sie kön­nen com­pu­ter­un­ter­stütz­te Mess­wert­er­fas­sungs- und Aus­wer­tungs­sys­te­me im Prak­ti­kum selbst­stän­dig ein­set­zen.

Kom­pe­tenz Nr. 8: Grund­le­gen­de phy­si­ka­li­sche Grö­ßen

Neben dy­na­mi­schen Be­trach­tungs­wei­sen ... kön­nen die Schü­le­rin­nen und Schü­ler mit wei­te­ren grund­le­gen­den phy­si­ka­li­schen Grö­ßen um­ge­hen: In­hal­te: Kraft, Ge­schwin­dig­keit, Be­schleu­ni­gung, En­tro­pie (En­tro­pie­er­zeu­gung)

Kom­pe­tenz Nr. 9: Struk­tu­ren und Ana­lo­gi­en

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler kön­nen ... ihre Vor­stel­lun­gen und Aus­drucks­wei­sen über Schwin­gun­gen in eine an­ge­mes­se­ne Fach­spra­che und ma­the­ma­ti­sche Be­schrei­bung über­füh­ren. Grund­kennt­nis­se wer­den bei fol­gen­den The­men er­war­tet - In­hal­te: Schwin­gung, har­mo­ni­sche me­cha­ni­sche ... Schwin­gung, Dif­fe­ren­zi­al­glei­chung

Die Lö­sung der Dif­fe­ren­zi­al­glei­chung bei einem Fe­der­pen­del führt zu s(t), v(t) und a(t)-Dia­gram­men, die man de­duk­tiv ab­lei­ten kann. In­ter­es­sant sind u.a. auch die Pha­sen­be­zie­hun­gen. Mit den pas­sen­den Sen­so­ren kann man Vor­her­sa­gen zu die­sen Dia­gram­men im Ex­pe­ri­ment di­rekt über­prü­fen. Die Vor­her­sa­ge von s(t)-a(t)-Dia­gram­men - oder an­de­ren Kom­bi­na­tio­nen - sind in­ter­es­san­te Lern­ziel­kon­trol­len auf dem Weg zum Kom­pe­ten­z­er­werb.

Ver­suchs-Ma­te­ri­al

• Note­book, Daten-Log­ger-Soft­ware
• Fe­der­pen­del (Sta­tiv­stan­ge, Muffe, Quer­stan­ge, Feder, Masse)
• Da­ten­log­ger, Netz­teil, USB-Ver­bin­dungs­ka­bel
• Dreh­be­we­gungs­sen­sor, Kraft­sen­sor, Ul­tra­schall­be­we­gungs­sen­sor, Be­schleu­ni­gungs­sen­sor mit Ver­län­ge­rungs­ka­bel

Hy­po­the­se/Theo­rie → Vor­her­sa­ge

[V.01]

Wel­che Dia­gram­me er­war­ten Sie bei einem Feder-Schwe­re-Pen­del?

[V.02]

Wel­che Pha­sen­be­zie­hun­gen muss man er­war­ten?

[V.03]

Wel­ches F(t)-a(t)-Dia­gramm - bzw. s(t)-a(t)-Dia­gramm - kann man de­duk­tiv ab­lei­ten?

[V.04]

Wel­che Rolle spielt die En­tro­pie bei die­sem Ex­pe­ri­ment?

Vor­her­sa­ge → Ex­pe­ri­ment

• In­stal­lie­ren Sie das Fe­der­pen­del, das Note­book, den Da­ten­log­ger und die Daten-Log­ger-Soft­ware. Ach­ten Sie dar­auf, dass die Masse des Fe­der­pen­dels den Ul­tra­schall-Be­we­gungs­sen­sor nicht be­schä­digt.
• Dis­ku­tie­ren Sie ex­pe­ri­men­tel­le Mög­lich­kei­ten, die re­le­van­ten phy­si­ka­li­schen Grö­ßen bei einem Fe­der­pen­del auf­zu­zeich­nen.
• Über­prü­fen Sie Ihre Vor­her­sa­gen in einem pas­sen­den Ex­pe­ri­ment

Down­load des ge­sam­ten Work­shops 2

Work­shop 2: Ex­pe­ri­ment - Mes­ser­fas­sung: Her­un­ter­la­den [pdf] [1,2 MB]

Wei­ter mit Gum­mi­band