Gummiband

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. 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 Behandlung des Federpendels und der harmonischen Schwingung ist ein wesentlicher Schwerpunkt des Physikunterrichts in der Kursstufe. Die Analyse von elastischen Körpern, bei denen die Kraft nicht direkt proportional zur Auslenkung ist, festigt die bis zu diesem Zeitpunkt erworbenen Kompetenzen.

Versuchs-Material

• Notebook, Daten-Logger-Software
• Gummiband, Stativstange, Muffe, Querstange, Feder, Masse
• Datenlogger, Netzteil, USB-Verbindungskabel
• Drehbewegungssensor, Kraftsensor

Hypothese/Theorie → Vorhersage

[V.01]

Welches Kraft-Auslenkungs-Diagramm erwarten Sie intuitiv, bei der Dehnung des Gummibandes?

[V.02]

Welche Rolle spielt die Entropie bei diesem Experiment?

Vorhersage → Experiment

• Installieren Sie das Experiment entsprechend Ihrer Planung, das Notebook, den Datenlogger und die Daten-Logger-Software.
• Überprüfen Sie Ihre Vorhersagen im Experiment.

Reflexion

• Interpretieren Sie das Diagramm ... in welcher Phase ist das Gummi steif, in welchem Teil ergibt sich ein linearer Zusammenhang zwischen Kraft und Dehnung ... und wie unterscheidet sich F-s-Diagramm im oberen Teil von der Anfangsphase? Wie unterscheidet sich das F-s-Diagramm beim Ausziehen von dem F-s-Diagramm beim Zurückgehen . Wie ändert sich das F-s-Diagramm, wenn das Gummi häufig gedehnt wird.
• WENN Ihr Team Zeit und Lust hat, können Sie das Gummi durch eine Schraubenfeder ersetzen ... oder durch andere Materialien: z.B. durch einen Tesafilm ... z.B. durch einen Streifen einer Plastiktüte z.B. durch eine Schraubenfeder mit Vorspannung ...

Download des gesamten Workshops 2

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

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