Deutsche Physikalische Gesellschaft e. V. (DPG)

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E-Verhandlungen 1999
Programm und Abstracts der Sitzung DD 3

Experimente sowohl aus der Sicht Goethes als auch der der heutigen Physik

•Fritz Siemsen
Institut für Didaktik der Physik, Universität Frankfurt

Eine Reihe von Experimenten werden sowohl aus der Sicht Goethes als auch der damaligen und heutigen Physik gedeutet. Als Beispiele seien die Farben und der Vulkanismus genannt. Wichtig für die Physikdidaktik ist z. B. ein Gespräch aus dem „ Goetz von Berlichingen“ und das Gedicht

AN DEN MOND
Füllest wieder Busch und Tal
Still mit Nebelglanz,
Lösest endlich auch einmal
Meine Seele ganz

Man muß mit Ideen experimentieren. Gedanken zum zweihundertsten Todesjahr von Georg Christoph Lichtenberg

•H. Joachim Schlichting
FB Physik Universität GH Essen, 45117 Essen

Georg Christoph Lichtenberg hat sich nicht nur als Physiker, sondern auch als Aufklärer einen Namen gemacht. Er war mit seinen Ideen seiner Zeit weit voraus. Viele seiner meist als Sudelbucheintragungen festgehaltenen Gedankensplitter spiegeln ein Problembewußtsein, das aus unseren Tagen stammen könnte. In diesem Vortrag soll anläßlich seines 200. Todesjahres an seine Aussagen zur Kreativität und der damit verbundenen Frage, wie Neues entsteht, erinnert werden.

Physikalische Freihandexperimente - ein multimediales wissenschaftliches Kompendium auf CD-ROM

•Helmut Hilscher
Universitaet Augsburg, Institut fuer Physik, Didaktik der Physik, Universitaetsstrasse 1, Geb. Nord, 86159 Augsburg

Die auf der Fruehjahrstagung 1998 in Regensburg im Entwurf vorgestellte CD- ROM ist endlich auf dem Markt. Das wissenschaftliche Kompendium umfasst 402 ausgearbeitete Freihandexperimente in multimedialer Darstellung. Darueber hinaus werden alle Versuchsausarbeitungen auch als MSWORD-Dokumente auf der CD-ROM bereitgestellt. 60 Experimente wurden mit Video aufgezeichnet. Die Videoclips koennen jeweils von der Titelseite der Beschreibung zu den Entsprechenden Experimenten aus unmittelbar aufgerufen und abgespielt werden. Im Vortrag wird die CD-ROM vorgestellt.

Michelson-Interferometer für 20 DM

•Herbert Römer
Weidenweg 15, 53227 Bonn

In Ergänzung der Arbeit über Jamin-Interferometer mit gewöhnlichem Spiegelglas (s. Tagungsband 1996, S. 225) wurden Michelson-Interferometer u.a. ausschliesslich mit Teilen, die man in Bau- bzw.Heimwerkermärkten erhalten kann, hergestellt. Als Oberflächenspiegel wurden Stüke eines verspiegelten Schweisserschutzglases, als Lichtquelle Laserpointer oder billige Lasermodule verwendet. Eine teure halbdurchlässige Teilerplatte war nicht erforderlichlich. Es genügte ein Stück Spiegelglas von 3-6 mm Stärke. Um Moire-Erscheinungen im Interferogramm zu vermeiden, wurde ein Strang der durch die dicke Platte versetzten Doppelstrahlen ausgeblendet. Der Laserstrahl wurde vor Auftreffen auf die Teilerplatte mit einer Leselupe formiert. Die Spiegel wurden im einfachsten Fall auf passende Metallwinkel geklebt, wobei einer entlang einer Führungsschiene parallel verschiebbar und der andere in einem Bett aus plastischer Masse in einem hinreichendem Raumwinkelbereich justierbar war. Letzteres galt ebenso für die Teilerplatte. Mit einigem Geschick lassen sich in kurzer Zeit selbst mit dieser Brettschaltung kontrastreiche Haidingersche Ringe oder Fizeau-Streifen erzielen. Die Herstellung einer Gasküvette war noch einfacher als in der früheren Arbeit beschrieben.

Low Cost - Mechanikexperimente mit Mikroelektronik-Sensor

•Karlheinz Blankenbach und Magdi Elawdan
Hochschule Pforzheim FB Elektrotechnik Tiefenbronner Str. 65 75175 Pforzheim

Beschleunigung und Drehwinkel bzw. -rate k*nnen mit einem preisg*nstigen IC, welcher einen mikromechanischen Sensor mit Signalaufbereitung enth*lt, auf einfache Art und Weise gemessen werden. Dies erm*glicht eine Vielzahl neuer Experimente und vereinfacht bereits bestehende.

Physikalische Beispiele:

- Die (konstante) Erdbeschleunigung beim Freien Fall wird mittels Oszilloskop oder PC gemessen und verifiziert, so dass die didaktisch wichtige Integration von Beschleunigung zum Geschwindigkeits- bzw. Weg-Zeit- Zusammenhang unmittelbar demonstriert werden kann.

- Messung der gewichtsabhaengigen Beschleunigung eines Wagens, welche mittels Seil ueber eine Umlenkrolle von einem Gewicht gezogen wird.

- Messung der Beschleunigung des Federpendels, so dass

- Erfassung des zeitabhaengigen Auslenkwinkels des Fadenpendels zeigt den Loesungsansatz fuer die Schwingungsgleichung

Weitere Anwendungen:

- Crash-Sensor mit Verdeutlichung der Auswertealgorithmen der Airbag-Zuendung

- Fahrzeugnavigation durch Drehraten (vereinfachter ESP-Sensor)

Im Vortag werden experimentelle Ergebnisse und das zugrunde gelegte didaktische Konzept zur Vorlesungsintegration praesentiert.

Vacuumversuche mit einfachen Mitteln

•Herbert Römer
Weidenweg 15, 53227 Bonn

Minikompressoren, wie sie im Autozubehörhandel bereits für 20 DM angeboten werden, wurden mit geringem Aufwand in Vakuumpumpen verwandelt, indem über dem Ansaugventil Rohrstutzen mit Hilfe von 2-Komponentenkitt angebracht wurden. Es wurde ein Vakuum von ca. 40 Torr erzielt, was sich z.B. mit einem Entladungsrohr nachweisen liess. (Ein solches kann man für diesen Zweck auch ohne Glasbläserarbeit selbst herstellen. Als Hochspannungsquelle reicht ein kleines Induktorium, z.B. eine alte Autozündspule mit Elektromotor-Unterbrecher). Als Rezipienten dienten Eimachgläser von 1,5 L Volumen. Die Pumpzeit für Elementarverssuche (Luftballon bläst sich selbst auf, Styroporkugel verliert Auftrieb) betrug 1-1.5 Minuten. - Steht flüssiger Stickstoff zur Verfügung, lassen sich in kleinen Volumina (bis ca. 1 L) mit einfachen und billigen Kryopumpen (vgl. S.CARLSON, Working in a Vacuum, Scient.Am., Oct.96, S.90) Vakua von 0.01 Torr und besser erzielen. Ein entsprechendes kit wurde aus den USA beschafft. Die Angaben von CARLSON wurden verifiziert. Ausser dem mitgelieferten Moleku-larsieb wurden als Adsorbentien Katzenstreu und medizinische Koh-lepräparate mit guten Resultaten ausprobiert. Eine kleine of-fene Ionen-Röntgenröhre konnte bis zur Erzeugung von Röntgenstrahlen (35 KV) evakuiert werden.

Über die Bedeutung von Zirkulation und Coanda-Effekt für die Erklärung des aerodynamischen Auftriebs

•Klaus Weltner
Universidade Federal da Bahia, Salvador, Brasilien

Die bekannte Formel von Kutta-Jakowski für den aerodynamischen Auftrieb verbindet diesen mit der Zirkulation.
Es wird gezeigt, daß für ein geeignet gewähltes Kontrollvolumen um eine unendlich ausgedehnte Tragfläche der Auftrieb gleich der durch die Tragfläche verursachten Änderung des Impulsstromes der Luft ist. Die Impulsstromänderung der durch das Kontrollvolumen fließ enden Luft führt dabei auf ein Ringintegral, das identisch mit der Zirkulation ist. Es wird die für unterrichtliche Erklärungen wichtige Frage diskutiert, ob man die Entstehung der Zirkulation als Folge der Erzeugung von Auftrieb darstellen sollte.
Der Coanda-Effekt beschreibt die Tatsache, daß Luftströmungen der geometrischen Form von begrenzenden Flächen und Hindernissen folgen, wenn keine abrupten Richtungsänderungen der Strömung erzwungen werden. Ein Beispiel dafür ist die laminare oder auch gesunde Umströmung eines Tragflächenprofils. Diese Umströmungen bilden sich nur beim Vorhandensein einer - wenn auch geringen - Reibung aus, wie Prandtl zeigte. Es wird ein Gedankenversuch beschrieben, bei dem die Entstehung einer gesunden Umströmung und die Bedeutung der Reibung dabei plausibel gemacht und erklärt werden kann.

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Zuletzt geändert am 21.10.1999

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