Physikalisches Schulversuchspraktikum: Handversuche ... - JKU
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<strong>Physikalisches</strong><br />
<strong>Schulversuchspraktikum</strong>:<br />
<strong>Handversuche</strong>:<br />
Bewegungen und Kräfte<br />
12. 12. 2002<br />
Gerhild Gabath<br />
9802524<br />
Abgabetermin: 9. 1. 2003
Arbeitsblatt: Verteilte Kraft<br />
Benötigtes Material:<br />
Paketschnur oder festerer Faden<br />
So wird’s gemacht:<br />
Wickle die Schnur um die Finger und den Daumen. Eine lose Schlaufe liegt in der Hand.<br />
Dann wird die Schnur hinter der Hand (um den Handrücken) herumgeführt und bei der<br />
Handfläche durch die lose Schlaufe gezogen. Das freie Schnurende wickelst du fest um die<br />
zweite Hand.<br />
Was passiert, wenn du kurz an der Schnur reißt?<br />
Notiere kurz deine Beobachtungen!<br />
Die Schnur reißt genau an der Berührungsstelle, wo sich die Schnur und die lose Schlaufe<br />
überkreuzen.<br />
Wie kann man deiner Meinung nach diese Beobachtungen erklären?<br />
Bei dieser Reißmethode verteilt sich die Kraft auf zwei Schnurteile und wird somit halbiert.<br />
Die Kraftverteilung wird also zum Zerreißen der Schnur verwendet. Man kann dadurch auch<br />
Schnüre verkürzen, die man mit der Hand nicht durchreißen könnte.<br />
2
Arbeitsblatt: Der Hammer<br />
Benötigtes Material: Hammer, Lineal (30 cm), Schnur, Schere, vorstehende Tischfläche<br />
So wird’s gemacht:<br />
Aus der Schnur knüpfst du eine Lasche und steckst Hammer und Lineal durch. Lege nun das<br />
Lineal vorsichtig auf die Tischkante, sodaß der Hammer im Gleichgewicht bleibt.<br />
Die Größe der Schlaufe und der richtige Auflagepunkt hängen von der Größe des Hammers<br />
ab, es sind also wahrscheinlich mehrere Versuche nötig, bis das Ganze funktioniert.<br />
Wo liegt der ideale Auflagepunkt ungefähr? Lies ihn von der Skala deines Lineals ab!<br />
Der Auflagepunkt ist je nach Hammer verschieden.<br />
Wie kann man deiner Meinung nach diese Beobachtung erklären?<br />
Der Schwerpunkt des gesamten Systems von Hammer und Lineal liegt unterhalb des<br />
Unterstützungspunktes, weshalb der Hammer im Gleichgewicht bleibt.<br />
3
Arbeitsblatt: Die Münze fällt<br />
Benötigtes Material: eine Münze (1- € - Stück), eine Spielkarte, eine Postkarte, einen<br />
Joghurtbecher, ein Trinkglas und eine Teetasse.<br />
So wird’s gemacht:<br />
Fülle als erstes den Joghurtbecher halb mit Wasser und lege dann die Spielkarte darauf. Auf<br />
die Karte legst du schließlich die Münze. Nun schnippst du die Karte mit einem Finger weg.<br />
Was passiert? Notiere kurz deine Beobachtungen!<br />
Die Münze fällt ins Wasser.<br />
Was könnte die Ursache für deine Beobachtungen sein?<br />
Die Trägheit der Münze.<br />
Als nächstes legst du die Spielkarte auf ein Trinkglas und darauf dann die Münze. Schnippe<br />
nun wieder die Karte mit einem Finger weg.<br />
Was geschieht jetzt?<br />
Die Münze fällt ins Glas.<br />
Wie erklärtst du das, was passiert ist?<br />
Wiederum ist die Trägheit dafür verantwortlich, daß die Münze im Glas landet.<br />
Nimm jetzt die große Teetasse und platziere die Postkarte darauf, anschließend legst du<br />
wieder die Münze hinauf. Wiederum muß man die Karte mit den Fingern wegschnippen oder<br />
wegziehen.<br />
Was beobachtest du bei diesem dritten Versuch?<br />
Die Münze landet wieder in der Tasse.<br />
Was ist diesmal für den Versuchsausgang verantwortlich?<br />
Die Trägheit der Münze.<br />
Worauf muß man achten, daß diese Versuche wirklich funktionieren? Probiere das ganze<br />
beispielsweise mit einer 1 – Cent – Münze. Was fällt dir auf?<br />
Ist die Münze zu leicht, so ist ihre Trägheit nicht groß genug und sie fällt nicht in das Gefäß,<br />
sondern bleibt auf der Karte liegen.<br />
4
Arbeitsblatt: Steineschlagen und Leonardo da Vinci’s Trick<br />
Verwendetes Material: Damesteine und ein kleines Lineal<br />
So wird’s gemacht:<br />
Baue aus den Damesteinen einen Turm, etwa acht Steine hoch. Schlag nun mit dem Lineal<br />
einen Stein nach dem anderen von unten aus dem Turm heraus.<br />
Fällt der Turm um oder nicht? Was könnte jeweils der Grund dafür sein?<br />
Der Turm fällt nicht um, da die Steine träge sind und in ihrer ursprünglichen Position<br />
bleiben.<br />
Verwendetes Material: Damesteine, Faden<br />
So wird’s gemacht:<br />
Du baust nun nochmal einen Turm aus den Damesteinen. Um den untersten Stein wickelst du<br />
dann einen Faden. Ziehe nun ruckartig an dem Faden.<br />
Achte dabei darauf, daß der Faden nur den untersten Stein umschlingt.<br />
Inwiefern unterscheidet sich deine Beobachtung von dem Ergebnis des vorigen Versuchs?<br />
Das Ergebnis unterscheidet sich gar nicht, der Turm bleibt auf Grund seiner Trägheit stehen<br />
und der jeweils unterste Stein wird herausgezogen.<br />
5
Arbeitsblatt: Die Heimrakete<br />
Verwendetes Material: Luftballon, Klebeband, Schnur, Trinkhalm<br />
So wird’s gemacht:<br />
Durch den Trinkhalm wird eine Schnur gespannt, deren Enden du irgendwo befestigst. Der<br />
aufgeblasene Ballon wird mit einem Klebeband an dem Trinkhalm befestigt. Lass nun die<br />
Luftballonöffnung los.<br />
Was passiert?<br />
Der Ballon wird einige Meter weit die Schnur entlang beschleunigt, Ursache dafür ist der<br />
Rückstoß durch die entströmende Luft.<br />
6
Arbeitsblatt: Eine Münze mit Drall<br />
Verwendetes Material: Münzen (1 - € - Münzen), glatte Tischplatte<br />
So wird’s gemacht:<br />
Man hält eine Münze mit Daumen und Zeigefinger an der Schmalseite und versetzt sie auf<br />
einer Tischplatte in schnelle Drehung.<br />
Du kannst auch versuchen, so viele Münzen wie möglich gleichzeitig zu drehen.<br />
Wann ist so eine sich drehende Münze am stabilsten?<br />
Die Münzen drehen sich wie ein Kreisel, je größer die Drehgeschwindigkeit ist, desto größer<br />
ist die Stabilität der Münze.<br />
Versuche, eine sich schnell drehende Münze mit dem Zeigefinger so anzuhalten, daß sie dabei<br />
nicht umfällt, sondern aufrecht stehen bleibt.<br />
Wodurch wird die Münze eigentlich gestoppt?<br />
Die Reibung zwischen der rotierenden Münze und dem Finger bremst die Drehung immer<br />
mehr ab, bis die Münze zum Stillstand kommt.<br />
7
Arbeitsblatt: Wippe für Münzen<br />
Verwendetes Material: Lineal, sechseckiger Bleistift, gleiche Münzen.<br />
So wird’s gemacht:<br />
Auf einen der Skalenstriche des Lineals legt man eine oder mehrere Münzen und versucht,<br />
diese mit einer bzw. mehreren Münzen auf der anderen Seite ins Gleichgewicht zu bringen.<br />
Wann erreicht man ein Gleichgewicht? Führe verschiedene Versuche durch und untersuche<br />
die Ergebnisse auf Gemeinsamkeiten!<br />
Gleichgewicht wird erreicht, wenn das Produkt aus Skalenstrichen und Anzahl der Münzen<br />
auf beiden Seiten gleich groß ist.<br />
8
Arbeitsblatt: Das schwebende Buch<br />
Verwendetes Material: schweres Buch, Tisch<br />
So wird’s gemacht:<br />
Lege ein Buch in die Nähe eines Tischecks. Schiebe es nun langsam über die Ecke, sodaß es<br />
gerade nicht hinunterfällt.<br />
Wie erklärst du dir, daß man das Buch so weit über die Ecke hinaus schieben kann?<br />
Der Schwerpunkt des rechteckigen Buches liegt im Schnittpunkt der Diagonalen, deshalb<br />
kann man das Buch so weit über die Ecke schieben, bis nur noch etwas mehr als ein Viertel<br />
der Buchfläche den Tisch berührt. Das Buch fällt erst, wenn der Schwerpunkt nicht mehr über<br />
der Unterstützungsfläche liegt.<br />
9
Arbeitsblatt: Glasskulptur<br />
Verwendetes Material: drei Trinkgläser, zwei Messer<br />
So wird’s gemacht:<br />
Steck die beiden Messer über Kreuz in ein Trinkglas. Auf die herausragenden Messer schiebst<br />
du dann zwei Gläser.<br />
Fallen die beiden Gläser herunter oder nicht? Wo befindet sich der Gesamtschwerpunkt?<br />
Die beiden Gläser bleiben in der Schwebe, sie fallen nicht herunter. Der Gesamtschwerpunkt<br />
der beiden Gläser befindet sich über der Unterstützungsfläche des mittleren Glases.<br />
10
Arbeitsblatt: Welche Flasche ist voll?<br />
Verwendetes Material: Stange, zwei gleich große Flaschen, Schnur, Schere, Alufolie und<br />
Wasser<br />
So wird’s gemacht:<br />
Eine der beiden Flaschen wird halbvoll, die andere ganz mit Wasser gefüllt und verschlossen.<br />
An ihrem Hals wird jeweils eine Schnur befestigt. Beide Flaschen werden mit Alufolie<br />
eingewickelt und an die beiden Stabenden gehängt.<br />
Wie kannst du ohne Nachschauen herausfinden, welches die volle und welches die halbvolle<br />
Flasche ist?<br />
Man legt die Stange an den Enden in die von Daumen und Zeigefinger gebildeten Gabeln und<br />
streckt die Arme nach vor. Dann beginnt man die Hände langsam aufeinander zuzuschieben.<br />
Wenn die Hände einander berühren, ist die Stange mit den Flaschen im Gleichgewicht.<br />
Der Schwerpunkt liegt näher bei der vollen Flasche.<br />
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Quellen - und Abbildungsverzeichnis<br />
Sämtliche Abbildungen aus:<br />
W. Rentsch: Experimente mit Spaß: Bewegungen und Kräfte<br />
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