Fadenpendel

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), qualitativ: Zentripetalkraft

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

Das Fadenpendel ist wohl ein Standardversuch ... Zerlegung der Rückstellkraft ... Deduktion, dass bei kleinen Auslenkungen eine harmonische Schwingung angenommen werden kann. Auf der Basis dieser Lernvoraussetzungen kann man folgende Arbeitsaufträge formulieren.

Versuchs-Material

Notebook, Daten-Logger-Software
Faden, Pendelkörper, Stativstange, Muffe, Querstange usw.
Datenlogger, Netzteil, USB-Verbindungskabel
Drehbewegungssensor, Kraftsensor

Hypothese/Theorie → Vorhersage

[V.01]

Welches Kraft-Auslenkungs-Diagramm erwarten Sie intuitiv, bei der Fadenpendelschwingung.

[V.02]

Leiten Sie das Kraft-Auslenkungs-Diagramm deduktiv ab!

[V.03]

Welche Rolle spielt die Entropie bei diesem Experiment?

Vorhersage → Experiment

Installieren Sie das Fadenpendel, das Notebook, den Datenlogger und die Daten-Logger-Software; der Kraftsensor wird auf die Achse des Drehbewegungssensors montiert. Eventuell verwendet man Klebeband zur Achsenerweiterung , damit man den Kraftsensor stabil montieren kann.
Überprüfen Sie Ihre Vorhersagen in einem passenden Experiment

Reflexion

Diskutieren Sie Abweichungen zwischen Ihren Vorhersagen und den Messergebnissen!

Download des gesamten Workshops 2

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

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