„Die Welt – und alles auf ihr – bewegt sich.“1 Mit diesen Worten wird in Halliday Physik die Thematik der Dynamik eingeführt. Horst Kuchling geht dieses Thema etwas direkter an und schreibt: „Die Dynamik behandelt die Kräfte als Ursache von Bewegungsabläufen. Dabei ist zu unterscheiden zwischen Dynamik der Translation oder Dynamik des Massepunkts und Dynamik der Rotation oder Dynamik des starren Körpers.“2 Etwas weniger philosophisch, aber schon relativ präzise. Hier wird bereits eine Kategorisierung vorgenommen. Was auf jeden Fall zu sehen ist: Die Dynamik begegnet den Menschen jederzeit und überall auf unserem Planeten, da Bewegungen (von Körpern/Massen oder wie im Unterricht oft angenommen: Massepunkten) und Kräfte ständig und ununterbrochen stattfinden und wechselwirken. Auch, und gerade deshalb, spielt sie in der Schule eine so wesentliche Rolle und bildet mittlerweile im schulischen Unterricht einen der zentralen Themenblöcke in der Mechanik. Dies war nicht seit jeher so, da die Statik bis vor wenigen Jahrzehnten noch als Einstieg in die Mechanik genutzt wurde, doch inzwischen hat diese „an Bedeutung und Umfang verloren [und] es dominieren die eindimensionale Kinematik und eine erste, vorwiegend qualitative Weiterführung in die Dynamik, in der bei den quantitativen Betrachtungen die Beschleunigung (eindimensional) durch die Verwendung in der Newtonschen Bewegungsgleichung F = m a eine wichtige Rolle spielt.“3 So gelangt zum Beispiel Wiesner zu dem Fazit, dass der Dynamik eine Wichtigkeit von zentraler Bedeutung im Physikunterricht der Mittelstufe zu kommt. Da sich die Schüler4 zu diesem Zeitpunkt vor allem mit den makroskopischen Phänomenen der Physik beschäftigen, ist die Anwendbarkeit der (Newtonschen) Mechanik (und somit auch Dynamik) zu nahezu jedem Zeitpunkt möglich und somit auch das Experimentieren mit dieser. Und genau darum soll es in diesem Beleg gehen, um das Experimentieren. Wie auch Diehl feststellt, gibt es in der Physik zahlreiche Schwierigkeiten, vor allem für die Schüler. Einer der häufigsten Fehler sei es, die Physik darauf zu reduzieren eine Formel für gegebene Größen zu suchen, die jeweiligen Werte einzusetzen und die Physik dann lediglich auf ihre Mathematik zu reduzieren, nämlich der Kontrolle, ob korrekt gerechnet wurde.5 Durch das Experimentieren jedoch wird die Physik greifbar, verständlich und in der überwiegenden Zahl der Fälle auch durchdringbar.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung – Zur Thematik der Dynamik.
- Analyse des Versuchskomplexes/der Versuche.
- Pflichtversuch 1: Gültigkeit des Hooke'schen Gesetzes bei einer Feder.
- Pflichtversuch 2: Experiment zur Addition von Kräften verschiedener Wirkrichtung.
- Pflichtversuch 3: Bestimmung der Haftreibungszahl mit Hilfe der geneigten Ebene.
- Freier Versuch 4: Das Hooke'sche Gesetz gilt nicht bei einem Gummi.
- Freier Versuch 5: Bestimmung der Hangabtriebskraft an der geneigten Ebene.
- Fazit
- Literaturverzeichnis
- Abbildungsverzeichnis
- Anhang
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Hausarbeit befasst sich mit der Durchführung und Analyse verschiedener Versuche im Themenkomplex "Dynamik Ursachen der Bewegung", die im Rahmen des Seminars "Physikalische Schulexperimente I" durchgeführt wurden. Die Arbeit soll die Gültigkeit des Hooke'schen Gesetzes an einer Feder überprüfen, das Zusammenspiel von Kräften verschiedener Richtungen analysieren, die Haftreibungszahl mit Hilfe einer geneigten Ebene bestimmen, die Gültigkeit des Hooke'schen Gesetzes an einem Gummiband untersuchen und schließlich die Hangabtriebskraft an der geneigten Ebene ermitteln.
- Anwendung des Hooke'schen Gesetzes in Experimenten
- Bestimmung physikalischer Größen durch Experimente
- Analyse von Kräftewirkungen und Bewegungsabläufen
- Experimentelle Überprüfung physikalischer Gesetze
- Didaktische Aspekte des Experimentierens im Physikunterricht
Zusammenfassung der Kapitel
Die Einleitung führt in die Thematik der Dynamik ein und beleuchtet deren Bedeutung im schulischen Unterricht. Die Analyse des Versuchskomplexes umfasst die detaillierte Beschreibung und Interpretation der fünf durchgeführten Versuche, inklusive ihrer jeweiligen didaktischen Relevanz. Der Fokus liegt dabei auf der Überprüfung von physikalischen Gesetzen und der Veranschaulichung von physikalischen Prinzipien anhand experimenteller Methoden. Die Ergebnisse und Erkenntnisse aus den Versuchen werden diskutiert und in Bezug auf ihre Relevanz für den Physikunterricht gesetzt.
Schlüsselwörter
Dynamik, Hooke'sches Gesetz, Kräfte, Bewegung, Experimentieren, Physikdidaktik, Schulexperiment, Haftreibung, Hangabtriebskraft, geneigte Ebene, elastische Dehnung
Häufig gestellte Fragen
Was untersucht die Dynamik in der Physik?
Die Dynamik befasst sich mit Kräften als Ursachen von Bewegungsabläufen bei Körpern oder Massepunkten.
Was besagt das Hooke'sche Gesetz?
Es beschreibt den Zusammenhang zwischen der wirkenden Kraft und der Dehnung einer Feder: Die Ausdehnung ist proportional zur Kraft (F = D * Δl).
Gilt das Hooke'sche Gesetz auch für Gummibänder?
Nein, Experimente zeigen, dass Gummi kein ideal elastisches Verhalten wie eine Feder aufweist und das Hooke'sche Gesetz dort nicht uneingeschränkt gilt.
Warum ist das Experimentieren im Physikunterricht so wichtig?
Es macht abstrakte Formeln greifbar und verständlich, fördert das Durchdringen physikalischer Prinzipien und verhindert, dass Physik nur als reine Mathematik wahrgenommen wird.
Was ist die Haftreibungszahl?
Die Haftreibungszahl gibt das Verhältnis der maximalen Haftreibungskraft zur Normalkraft an und kann experimentell über die geneigte Ebene bestimmt werden.
- Quote paper
- Robert Schich (Author), 2011, Dynamik - Ursachen der Bewegung, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/213111
