Software zur Fourier-Analyse

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.

Die Untersuchung von Schwingungen in der Akustik ist ein motivierendes Themenfeld nicht nur für Schülerinnen. Mit der Software Waveport, die bei der Daten-Logger-Software mitgeliefert wird, kann man mit ganz einfachen Mitteln eine Fourieranalyse realisieren und damit Experimente gestalten.

Versuchs-Material

Notebook, Daten-Logger-Software, Software zur Fourier-Analyse
Weinglas mit dünnem Stiel
zwei 440Hz-Stimmgabeln mit Klangkörper und Klötze zur Verstimmung

Hypothese/Theorie → Vorhersage

[V.01]

Welche Kurvenform erwarten Sie beim Sprechen ... welche Kurvenform beim Pfeifen?

[V.02]

Wie funktioniert die Resonanz bei den Stimmgabeln? Wie erzeugt man eine Schwebung ... wie kommt sie zustande?

[V.03]

Wie ändert sich die Frequenz einer Stimmgabel, wenn man die Masse eines Zinkens durch einen Zusatzkörper beschwert?

[V.04]

Wie funktioniert ein Quincksches Rohr? Was passiert, wenn man in einem Quinckschen Rohr den Luftraum kleiner macht?

[V.05]

Aus welchen Teilen besteht die so genannte

Glasharfe

[V.06]

Was passiert, wenn man in ein Glas (Weinglas mit dünnem Stiel) der Glasharfe Wasser eingießt?

Vorhersage → Experiment

Installieren Sie das Notebook, den Datenlogger und die Daten-Logger-Software
Überprüfen Sie Ihre Vorhersagen, Vermutungen im Experiment.

Reflexion

Wie kann man sich die Zusammenhänge, die man in diesen Experimenten entdeckt hat, zusammenfassend klären?

Download des gesamten Workshops 2

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

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