Deutsche Physikalische Gesellschaft e. V. (DPG)

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E-Verhandlungen 2003
Programm und Abstracts der Sitzung DD 5

Modell zur Computertomographie

•Daniel Mork und Helmut Hilscher
Institut für Physik, Universität Augsburg

Im Rahmen einer Staatsexamensarbeit wurde ein Modell zum Prinzip der Computertomographie konstruiert. Als Röntgenquelle wird Ameritium 241 und als Detektor ein Geiger-Müller-Zählrohr verwendet. Sowohl das radioaktive Präparat als auch das Zählrohr sind in der Physiksammlung der meisten Gymnasien vorhanden, sodass dieses Modell, welches für den Einsatz im Physikunterricht gedacht ist, an der Schule nachgebaut werden kann. Um die Messwerterfassung weitgehend zu automatisieren, wird eine computergestützte zweidimensionale Schrittmotorsteuerung eingesetzt. Damit die Messanordnung für die Abtastung eines dreidimensionalen Objektes benutzt werden kann, muss der Probekörper nach dem ersten zweidimensionalen Scan um 90 Grad gedreht und erneut die Messung gestartet werden. Unter Verwendung eines mathematischen Algorithmus wird aus den beiden Datensätzen ein dreidimensionales Bild des Objekts rekonstruiert.

Entdecken des Stefan-Boltzmann-Gesetzes mit einem Flüssigkeitsthermometer

•Hans-Otto Carmesin^1,2,3
1Hohenwedeler Weg 136, 21682 Stade
²Gymnasium Athenaeum, Harsefelder Str. 40, 21680 Stade
³Universität Bremen, Fachbereich Physik, 28334 Bremen

Das Stefan-Boltzmann-Gesetz besagt, dass die Leistungsdichte der Temperaturstrahlung eines schwarzen Körpers proportional zur vierten Potenz seiner absoluten Temperatur ist. Hier wird dieses Resultat mit Hilfe eines üblichen Flüssigkeitsthermometers erzielt. Die Anordnung ist so elementar, dass Schülerinnen und Schüler das Experiment im Unterricht weitgehend selbstständig planen und durchführen konnten. Dabei nutzten wir ein Temperaturintervall, das mehr als viermal so groß ist wie das des sonst hier üblichen Strahlungswürfels nach Leslie. So gelang es uns auch im Unterricht die Stefan-Boltzmann-Konstante zu bestimmen.

Einführung der Wellenlehre mit Hilfe eines Kontrabasses

•Hans-Otto Carmesin^1,2,3
1Hohenwedeler Weg 136, 21682 Stade
²Gymnasium Athenaeum, Harsefelder Str. 40, 21682 Stade
³Fachbereich Physik, Universität Bremen, 28334 Bremen

Um die Wellenlehre mit einfachen Mitteln einzuführen, ging ich vom Kontrabass aus. Die Schüler sahen die Bewegung der Saite, beobachteten die Sinusform und erkannten die Wellenlänge l. Sie nahmen die Periodendauer T hörend durch Vergleich mit einem Tongenerator wahr. So entdeckten sie die Proportionalität von l und T. Den konstanten Quotienten identifizierten sie als eine Geschwindigkeit und vermuteten die Schnelle, das führte zum kognitiven Konflikt. Diesen klärten sie mit einem Schülerexperiment auf. Anschließend entwickelten sie die Wellengleichung. Ich berichte über einen Unterrichtsversuch sowie Erfahrungen mit einem Grund- und einem Leistungskurs.

Rasende Bürsten, tanzende Puppen und schwirrende Ringe - Freihandversuche mit interessanten physikalischen Fragestellungen

•H. Joachim Schlichting, Stefan Langsch und Volkhard Nordmeier
Institut für Didaktik der Physik, WWU Münster

Es werden einige vermutlich weniger bekannte Freihandversuche vorgestellt, die einerseits frappierende Phänomene hervorbringen und andererseits zu interessanten physikalischen Fragestellungen führen. Bei den gezeigten Versuchen werden mit Hilfe eines exzentrischen Rotors gerichtete Bewegungen hervorgebracht. Dabei spielen verschiedene Formen der Reibung eine wichtige Rolle.

Woher hat das Zebra seine Streifen?

•Rainer Huisken, Volkhard Nordmeier und H. Joachim Schlichting
Institut für Didaktik der Physik, WWU Münster

Obgleich diese Frage noch nicht umfassend geklärt werden konnte, finden sich verblüffende Ähnlichkeiten zwischen Strukturen bestimmter chemischer Reaktionen und Mustern auf Tierfellen, Muscheln und Fischen. Da die entsprechenden chemischen Experimente zur Strukturbildung sehr aufwendig sind, wurde auf der Grundlage eines Algorithmus, der letztlich auf Alan Turing zurückgeht, ein Computerprogramm erstellt, mit dem sich die verschiedenen Muster simulieren lassen.

Die zugrunde liegende Theorie lässt sich u.E. soweit elementarisieren, dass sie auch Schülern der Oberstufe zugänglich ist. Sie bietet einen Zugang zum Thema Strukturbildung/Selbstorganisation, dem gerade für das Verständnis der belebten Natur eine große Bedeutung zukommt.

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Zuletzt geändert am 08.04.2003

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