EXP:Kräfteaddition

Mit diesem Experiment soll die vektorielle Addition von Kräften zu einer resultierenden Kraft veranschaulicht werden.

Didaktischer Rahmen

Fachdidaktische Zielsetzung

Mit diesem Experiment soll den SuS das Konzept der Kraft mit der Addition, dem Gleichgewicht und der resultierenden Kraft verdeutlicht werden.

Nötige Vorkenntnisse

Damit dieses Experiment sinnvoll im Unterricht eingesetzt werden kann müssen die SuS den Kraftbegriff verstanden haben. Es muss klar sein, dass es sich bei der Kraft um eine vektorielle Größe handelt. Die Addition zweier Impulse sollten den SuS außerdem bekannt sein. Außerdem muss den SuS das Funktionsprinzip eines Federkraftmessers und einer Umlenkrolle bewusst sein. Aus dem Mathematikunterricht sollten die SuS Vorkenntnisse zu Vektoren mitbringen.

Mögliche Schülerschwierigkeiten

• Bei diesem Experiment ist die Skala der Federkraftmesser nur schwer für die SuS zu erkennen. Es muss also bei der Auswahl der Federkraftmesser auf eine möglichst einfach zu lesende Skala geachtet werden.
• Auch die Massen der verwendeten Massestucke ist von weit weg nur schwer zu erkennen. Es bietet sich daher als an entweder die Massestucke zu beschriften oder immer identische Massestücke zu verwenden.

Schülervorstellungen, die hier relevant werden

Die hier zentral relevante Schülervorstellung ist die der stärkeren Kraft. Dabei gehen die SuS davon aus, dass wenn zwei oder mehr Kräfte an einem Körper gleichzeitig angreifen, immer die stärkste gewinnt. Diese Kräfte können auch aufgebraucht werden, sodass nach einer gewissen Zeit eine andere Kraft die Führung übernimmt. Diese Vorstellung wird insoweit problematisch, dass die SuS nicht verstehen könnten, warum sich der Hebel in manchen Situationen im Gleichgewicht befindet.

[[Datei:EXP_Mechanik_Kraft_Addition_Aufbau1.JPG|Beschreibung|1499px|thumb|center|Versuchsaufbau mit Massestücken.]

Versuchsaufbau mit Federkraftmessern.

Allgemein

Klassenstufe	Klasse 7/8
Kategorie	Mechanik: Dynamik
Einordnung in den Bildungsplan von BW	Kapitel, Abschnitt 3.3.5.2 (1)

Klassifikation

Quantitativ/Qualitativ	Beides Varianten werden hier dargestellt.
Demo-/Schülerexperiment	Demoexperiment
Unterrichtsphase	Erarbeitungsphase
Einzelversuch/Versuchsreihe	Einzelversuch

Versuchsanleitung

Benötigtes Material

Aufbau 1:

• 2x Stativmüße
• 4x Stativstangen
• 3x Muffe
• 3x Hakenklemme
• 3x Federkraftmesser (0,25N pro Farbeinheit)
• 1x Eisenring

Aufbau 2:

• 2x Eisenfüße
• 4x Eisenstange
• 3x Muffe
• 3x Hakenklemme
• 2x Massestück (m= 70g)
• 1x Massestück (m= 100g)
• 1x Faden
• 2x Rolle

Versuchsaufbau

Schritt 1

BlaBla.

Schritt 2

Aber bitte nicht jede einzelne angezogene Schraube beschreiben! Wenn bestimmte Größen ausgeschrieben werden wie z.B. 500 g dann kann man zwischen der Maßzahl wie hier ein halbes Leerzeichen einfügen.

Durch das geschickte Setzen von Umgebungen kann das Bild des Kolibris hier an dieser Stelle erscheinen und könnte jetzt zum Beispiel den ersten Schritt des Experiments beschreiben

Versuchsdurchführung

Beschreibe hier genauer was man zur Durchführung tun muss. Aus was muss dabei geachtet werden?

Auswertung

Hier sollen Diagramme, Werte und eine Fehlerabschätzung zum Experiment hin. Gegebenenfalls können hier auch Gleichungen eingebunden werden. Mathematische Ausdrücke werden durch den <math>-Tag initiiert:

$\mathrm {i} \hbar {\frac {\partial }{\partial t}}|\,\psi (t)\rangle ={\hat {H}}|\,\psi (t)\rangle .$

Beim Vergleich mit Literaturwerten oder ähnlichem sollte durch die Referenzumgebung <ref> auf geeignete Quellen verwiesen werden, diese erscheinen dann auch automatisch am Seitenende.

Mögliche Probleme und ihre Lösungen

Treten beim Experiment häufiger Fehler auf? Bitte beschreibe sie hier.

Sicherheitshinweise

Verletzungsgefahr durch umkippende Versuchsaufbauten und sich lösende Teile. Es bietet sich daher an den Versuch am Tisch zu befestigen.

Fotos

Am Ende des Dokuments kommt eine Galerie aller Bilder, die zu diesem Experiment unter dem Namensraum "Datei:" bereits vorhanden sind. Im Allgemeinen lohnt es sich häufig auch, bereits bestehende Texte und deren Syntax zu betrachten:
<div class="row"> <div class="large-4 large-centered columns"> <ul class="example-orbit" data-orbit> <li> [[Datei:Bild.png|slide 1]] <div class="orbit-caption"> Bildbeschreibung </div> </li> </ul> </div> </div>

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      Platzhalter
  

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       Ein Kolibri
  

Literatur

Universität Stuttgart, 5. Physikalisches Institut, AG Physik und ihre Didaktik, lizenziert unter CC BY-NC-SA 4.0