Konzeption und Evaluation eines Kinematik/Dynamik-Lehrgangs zur ...

20 2 Schülervorstellungen zur Kinematik und Dynamik
Eng damit verbunden sind Vorstellungen von Absichten und Zielen. Aktive Kräfte dienen in Schülervorstellungen
einem bestimmten Ziel, d.h. sie können mit einem bestimmten Ziel auf sich oder
auf andere Körper einwirken. Passive Widerstände sind ohne Absicht nur Hemmnisse. Demnach
sind Reibungskräfte immer nur Widerstände gegen Bewegungen, aber keine wirklichen Kräfte.
Beispielsweise wurden Schüler mit der Aussage konfrontiert, dass es beim Anfahren eines Autos
die Straße ist, die die beschleunigende Kraft ausübt, was von den Schülern entschieden als völlig
absurd abgelehnt wurde: Die Straße, die einfach nur so daliege (passiv, absichtslos), könne doch
keine Kraft ausüben und kein Auto beschleunigen (aktiv, zielgerichtet) (Jung, Wiesner, 1980, S.
117, und Engelhardt, Wiesner, 1983, S. 18, und Schecker, 1985, S. 195). Ebenso gilt für die Schüler,
dass ein Sprinter sich selbst durch seine eigene Kraft vom Startblock abstoßen kann, während
der Startblock keine Kraft ausübt, sondern als Widerstand ein Wegrutschen des Fußes verhindert
(Schecker, 1985, S. 310). „Ein Tisch übt auf ein auf ihm liegendes Buch keine Kraft aus. Er verhindert
lediglich als Hemmnis, dass das Buch auf den Boden fällt“ (Schecker, 1985, S. 311).
Bei diesen Aussagen merkt man schon, dass das 3. newtonsche Axiom überhaupt nicht verstanden
wird. Die Formulierungen „actio gleich reactio“ bzw. „Kraft gleich Gegenkraft“ verleiten allerdings
auch zu der beschriebenen Einteilung in eine aktive Ursache und in eine passive Wirkung. In der
newtonschen Sichtweise sind jedoch beides völlig gleichberechtigte Kräfte. Das 3. Axiom wird von
den Schülern meistens so verstanden, dass beide Kräfte am gleichen Körper angreifen. „Die 'Gegenkraft'
wird von einem Körper als passiver Widerstand gegen eine von außen einwirkende Kraft
mobilisiert“ (Schecker, 1985, S. 311). Wirkt also auf einen ruhenden Körper eine äußere Kraft ein,
bewirkt seine Gegenkraft, dass er sich nicht oder nur allmählich in Bewegung setzen lässt. „Eine
Beeinflussung des in Wechselwirkung stehenden Körpers wird aus drei Gründen oft nicht ins Auge
gefasst:
- Die Gegenkraft ist die Reaktion eines passiven Körpers.
- Sie hat nicht das 'Ziel', den anderen Körper zu beeinflussen.
- Die Bewegungsrichtung des in Gang gesetzten Körpers ist entgegengesetzt zu der Richtung, in
der er die Kraft ausüben müßte“ (Schecker, 1985, S. 311).
Bei den beschriebenen Vorstellungen spielen auch Überwindungsvorstellungen eine entscheidende
Rolle. Damit ein Körper beschleunigt wird, muss für manche Schüler die von außen wirkende Kraft
größer sein als die Gegenkraft bzw. größer als die Trägheit des Körpers, die als Gegenkraft bezeichnet
wird. Aber „der ganze Vorgang wird nicht unter dem Aspekt von Größen auf einer einheitlichen
Dimension gesehen“ (Jung, 1980a, S. 112 - 113), denn die Trägheit bzw. die Gegenkraft sind
in der Schülervorstellung keine Kräfte. Ist die äußere Kraft nicht groß genug, bewegt sich nach dieser
Vorstellung der Körper nicht; das bedeutet, dass hier eine Schwellenvorstellung vorliegt.
Insgesamt kann man sagen, dass viele Aspekte der Schülervorstellungen zum Begriff „Kraft“ stark
an Aspekte der Aristotelischen Bewegungslehre bzw. ihrer scholastischen Interpretation oder mehr
noch an Aspekte der Impetustheorie erinnern. Hier sei nochmals erwähnt, dass diese Vorstellungen
„relativ geschlossene und widerspruchsarme Strukturen [haben], die diesen Aussagen eine erstaunliche
Leistungsfähigkeit und Beständigkeit verleihen“ (Weber, 1989, S. 22).