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| == Ein Gedankenexperiment ==
| | '''''Jenö war mein Freund''''' ist ein Text von [[Wolfdietrich Schnurre]]. |
| Wir machen nun etwas, was Physiker gerne machen: ein Gedankenexperiment. Wir stellen uns einen Astronauten in ferner Zukunft vor, der mit seinem Raumschiff zu verschiedenen Planeten und Monden reist. Da unser Astronaut Sportschütze ist, Feuerwaffen jedoch an Bord verboten sind, nimmt er eine große und eine kleine Sport-Armbrust mit, um zu üben.
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| === Was genau ist eine Armbrust? === | | == Inhalt == |
| [[Datei:Armbrust MK1888.png|miniatur|Alte Abbildung einer Armbrust]] Aus alten Filmen weißt Du wahrscheinlich, was eine [http://de.wikipedia.org/wiki/Armbrust Armbrust] ist. Im Gegensatz zum Bogenschießen, wo man die Waffe die ganze Zeit mit Muskelkraft gespannt halten muss, gibt es hier eine Rückhaltevorrichtung mit Abzug (ähnlich wie bei einem Gewehr). Die Armbrust wird zunächst mit Muskelkraft gespannt, bis sie einrastet. Sie bleibt danach gespannt, bis man am Abzug abdrückt.
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| So ist das Spannen der Armbrust vom Zielen getrennt und man muss während des Zielens keine große Kraft aufwenden, was einen großen Vorteil im Hinblick auf Komfort und Zielgenauigkeit darstellt. Zum Teil wird zum Spannen auch ein Spannhebel verwendet, so dass man die Armbrust viel stärker spannen kann als einen Bogen. Es werden längere Pfeile oder kürzere Armbrust-Bolzen verschossen.
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| === Physikalisches Experiment: "Schuss nach oben" ===
| | ''Jenö war mein Freund'' ist ein Text über einen Roma-Jungen und seine Familie, die eines Tages in der [[Zeit des Nationalsozialismus|NS-Zeit]] verschwinden. |
| Unser Astronaut ist allerdings nicht nur Sportschütze sondern - wie viele Astronauten - auch Physiker. Deshalb macht er auf verschiedenen Himmelskörpern (vorzugsweise solche ohne Atmosphäre, weil dann die Luftreibung nicht stört) auch systematische Experimente mit seinen beiden Armbrust-Exemplaren und Bolzen unterschiedlicher Masse. Er schießt die Bolzen senkrecht nach oben und untersucht, wie weit sie nach oben fliegen. Die Ergebnisse findest Du in der folgenden Tabelle:
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| [[Datei:Ganymede g1 true.jpg|miniatur|Jupitermond Ganymed]]
| | == Der Text im Unterricht == |
| [[Datei:Water ice clouds hanging above Tharsis PIA02653 black background.jpg|miniatur|Planet Mars]]
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| {| class="wikitable"
| | === Unterrichtsideen === |
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| ! Armbrust!! Himmelskörper (Ortsfaktor g [N/kg]) !! Bolzenmasse m [kg] !! max. Flughöhe h [m]
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| | klein || Mars (3,7) || 0,01|| 2027
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| |-
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| | klein || Mars (3,7) || 0,02 || 1014
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| |-
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| | klein || Erdmond (1,6) || 0,01|| 4688
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| |-
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| | klein || Erdmond (1,6) || 0,02|| 2344
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| |-
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| | klein || Ganymed (1,4) || 0,01|| 5357
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| |-
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| | klein || Ganymed (1,4)|| 0,02|| 2679
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| |-
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| | groß|| Mars (3,7) || 0,01|| 2703
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| |-
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| | groß|| Mars (3,7) || 0,02 || 1351
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| |-
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| | groß|| Erdmond (1,6) || 0,01|| 6250
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| |-
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| | groß|| Erdmond (1,6) || 0,02|| 3125
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| |-
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| | groß|| Ganymed (1,4) || 0,01|| 7143
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| |-
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| | groß|| Ganymed (1,4)|| 0,02|| 3571
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| |-
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| |}
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| Wundere Dich nicht über die großen Flughöhen: Die Luftreibung macht mehr aus, als man vielleicht denkt. Und die leichten Himmelskörper haben deutlich weniger Massenanziehung (Gravitation) als die Erde.
| | * [http://lingo.uib.no:7001/750/ Aufgaben zu "Jenö war mein Freund"] |
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| ==== Aufgabe 1.1: Ein grober Blick auf die Messdaten ==== | | === Materialien === |
| Fülle den folgenden Lückentext aus:
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| <div class="lueckentext-quiz">
| | * [http://www.contextxxi.at/context/content/view/43/64/ Jenö war mein Freund – Unterrichtsthema: deutsche Toleranz und Vernichtung] - Von Cordula Behrens-Naddaf (Risse im Context XXI, 6-7/2004) - {{pdf-extern|http://www.kokenbrink.de/files/antiziganismus_jen%F6.pdf|zum Download}} |
| Bei gleicher Armbrust und gleichem Bolzen fliegt der Bolzen '''höher''', wenn der Ortsfaktor des Himmelskörpers geringer ist. Bei gleichen Himmelskörper und gleicher Armbrust fliegt ein schwerer Bolzen '''weniger hoch''' als ein leichter Bolzen: Bolzenmasse und Flughöhe sind dann scheinbar '''antiproportional'''. Bei sonst gleichen Bedingungen schießt die '''kleine''' Armbrust weniger hoch.
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| </div>
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| Das war natürlich nur eine kleine Fingerübung. Aber Du kannst auch schon einmal üben, ein Bildschirm-Foto ("Screenshot") zu machen und zu speichern.
| | * [http://www.gfbv.it/3dossier/sinti-rom/de/rom-de.html Unbekanntes Volk: Sinti und Roma - Texte zum Kennenlernen, Informationsbroschüre für Jugendliche] |
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| ==== Aufgabe 1.2: Kreatives Formelfinden ====
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| Wir haben es hier mit drei physikalischen Größen zu tun:
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| * Der Ortsfaktor <math>g</math> des Planeten
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| * Die Masse des Bolzens <math>m</math>
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| * Die maximale Flughöhe <math>h</math>
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| Die Kombinationen der drei Größen sind in allen Zeilen unterschiedlich. Kannst Du trotzdem eine Formel finden, die bei allen Zeilen der kleinen Armbrust den einen einzigen Wert liefert und bei allen Zeilen der großen Armbrust einen einzigen Wert liefert (jedenfalls ungefähr). Die beiden Werte dürfen natürlich unterschiedlich sein.
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| Überprüfe Deine Formel an mindestens 5 Zeilen der Tabelle. Falls Du das Ergebnis zufriedenstellend findest, notiere Sie Dir in Deine Papierunterlagen. Vermerke dazu auch Aufgabennummer und Aufgabentitel.
| | [[Kategorie:Werke]] |
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| ==== Aufgabe 1.3: Vorhersagen ====
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| Physik besteht nicht nur darin, Erklärungen für vorhandene Messdaten zu finden. Es kann auch darum gehen, Vorhersagen von zukünftigen Experimenten zu machen.
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| Kannst Du eine begründete Vorhersage machen, wie hoch ein Bolzen mit 0,03kg Masse auf dem Erdmond jeweils fliegen wird, wenn er a) mit der kleinen b) mit der großen Armbrust senkrecht nach oben abgeschossen wird?
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| Schreibe nicht einfach eine Formel und ein paar Zahlen ins Heft, sondern gib zumindest eine knappe Begründung (2-3 Sätze), weshalb Du glaubst, das so ausrechnen zu können.
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| === Energie!! ===
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| Wir haben gesehen: Das Produkt <math>m \cdot g \cdot h</math> hängt nur von der verwendeten Armbrust ab.
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| Um leichter über diesen Sachverhalt sprechen zu können, sagen wir:
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| <math>m \cdot g \cdot h</math> ist ein Maß für die in der jeweiligen Armbrust beim Spannen gespeicherten ''Energie''.
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| Nach dem Schuss ist in der Armbrust keine Energie mehr gespeichert: Ohne erneutes Spannen kann sie keinen weiteren Bolzen verschießen.
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| Die in der Armbrust gespeicherte Energie hat sich dadurch ausgewirkt, dass der Bolzen gegen die Schwerkraft des jeweiligen Himmelskörpers gegen die Oberfläche transportiert wurde.
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