Neues Angebot im Physik-Schülerlabor: Experimente mit Videos analysieren

Wie schnell fällt ein Fallschirmspringer? Wie groß ist die Beschleunigung bei einem Skateboard? Mit solchen Fragen können sich ab jetzt Schülerinnen und Schüler im Physik-Schülerlabor „iPhysicLab“ an der TU Kaiserslautern auseinandersetzen. Experimente zu Akustik, Mechanik, Radioaktivität, Magnetismus oder Druck stehen schon länger auf dem Programm. Seit kurzem bietet die Arbeitsgruppe um Professor Dr. Jochen Kuhn auch an, Experimente zum Themenbereich Mechanik mithilfe von Videos zu analysieren. Dabei kommen Tablets und Smartphones zum Einsatz. Experimentiert werden kann auf dem Campus, im Klassenzimmer oder zu Hause.

Wenn ein Fallschirmspringer aus dem Flugzeug springt, ist er zunächst den Kräften des freien Falls ausgesetzt. Zieht er kurze Zeit später seine Reißleine, verringert sich seine Geschwindigkeit und er gleitet langsamer hinab auf die Erde. Welche Kräfte wirken dabei auf ihn? Wie groß ist die Beschleunigung? „In unserem Physik-Schülerlabor beschäftigen wir uns mit solchen Phänomenen“, sagt Professor Kuhn.

Im Labor simulieren die Forscher den Fallschirmsprung im Experiment. „Wir lassen dazu eine Metallkugel in einer Röhre fallen. Hierin befinden sich zwei verschiedene Flüssigkeiten“, fährt Kuhn fort. „Die erste Schicht besteht aus Öl, in ihr hat die Kugel einen freien Fall ähnlich wie ein Fallschirmspringer in der Luft.“ Darunter befindet sich Glyzerin. Tritt die Kugel nun in diese Schicht ein, passiert Ähnliches wie beim Sprung, wenn der Fallschirmspringer an seiner Reißleine zieht. „Der freie Fall wird abgebremst“, erklärt der Physiker. „Die Kugel wird langsamer und kommt am Boden der Röhre an.“


Mit der Kamera von Tablet oder Smartphone können die Schüler diesen Vorgang filmen. „Die App, die wir nutzen, kann das Video in einzelne Bilder unterteilen und die Orts- und Zeitkoordinaten der Kugel erfassen“, so Kuhn weiter. „Damit können Geschwindigkeit und Beschleunigung ermittelt werden.“ Auch andere Fortbewegungsarten lassen sich damit genauer untersuchen, etwa das Fahren mit dem Skateboard.

Das neue Angebot zielt darauf ab, das Themenfeld Mechanik mit neuen Lerntechniken besser zu vermitteln. Es richtet sich an Schülerinnen und Schüler aus unterschiedlichen Klassenstufen. „Die Mechanik bildet nicht nur an der Schule, sondern auch an Universitäten eine wichtige Grundlage für viele Bereiche der Physik“, sagt der Professor.

Schulklassen können für die Experimente auf den Campus kommen. Außerdem hat der Fachbereich auch Materialien entwickelt, die in den Unterricht eingebunden werden können. Das Team um Professor Kuhn bietet darüber hinaus regelmäßig Fortbildungsveranstaltungen für Lehrer an.

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