Mathematik-digital/Einführung in quadratische Funktionen/Bremsweg und Wir erforschen den Boden/Kleine Bakterienkunde: Unterschied zwischen den Seiten

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{{Boden}}
[[Einführung_in_quadratische_Funktionen|Einführung]] - [[Quadratische_Funktionen_-_Bremsweg|Bremsweg]] - [[Quadratische_Funktionen_-_Bremsbeschleunigung|Unterschiedliche Straßenverhältnisse]] - [[Quadratische_Funktionen_-_Übungen1|Übungen 1]] - [[Quadratische_Funktionen_-_Anhalteweg|Anhalteweg]] - [[Quadratische_Funktionen_-_Übungen2|Übungen 2]] - [[Quadratische_Funktionen_-_allgemeine quadratische Funktion|Allgemeine quadratische Funktion]] - [[Quadratische_Funktionen_-_Übungen3|Übungen 3]]
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</div>
!Kleine Bakterienkunde
|-


|Bodenbakterien sind überwiegend heterotroph lebende Organismen, d. h. sie gewinnen Energie und körpereigene Substanz auf dem Wege des Abbaues vorhandener organischer Substanz.


=== Einstieg ===
[[Bild:YouTube_Bremsentest.jpg|right|300px]]
'''Ist bei doppelter Geschwindigkeit auch der Bremsweg doppelt so lang?''' Was meinst du?


Diese Frage wurde im Fernsehen bei Kopfball.de untersucht. In dem [http://www.wdr.de/tv/kopfball/sendungsbeitraege/2008/0406/bremsweg.jsp Video aus der Sendung] findest du eine Antwort!!


<gallery perrow="4"|right>


=== Tabelle, Graph und Formel ===
Image:Clostridium_difficile_01.jpg| [[Clostridum ssp.]]


Die Polizei hat Messungen durchgeführt, um den Zusammenhang zwischen der Geschwindigkeit eines Autos und seinem Bremsweg zu erkunden. Klar ist: Je schneller eine Auto fährt, desto länger ist sein Bremsweg. Aber ist das wirklich so einfach...?
Image:Clostridium botulinum.jpg|[[Clostridium botulinun]]


Du kannst den Zusammenhang selbst untersuchen. Hier sind die Daten, die die Polizei gesammelt hat:
Image:Spirillen.jpg|[[Spirillen]]
</gallery>




::::{|border="1" cellspacing="0" cellpadding="4" width="200"
|align = "right"|'''Geschwindigkeit (in km/h)'''
|align = "right"|<font size = "3">10</font>
|align = "right"|<font size = "3">20</font>
|align = "right"|<font size = "3">30</font>
|align = "right"|<font size = "3">40</font>
|align = "right"|<font size = "3">50</font>
|align = "right"|<font size = "3">80</font>
|align = "right"|<font size = "3">100</font>
|align = "right"|<font size = "3">120</font>


|}
{| class="prettytable"
!Einteilung der Bakterien nach physiologisch-ökologischen Gesichtspunkten:'''
|-
|-
|align = "right"|'''&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;Bremsweg (in m)'''
|1. Zellulosezersetzer
|align = "right"|<font size = "3">1</font>
 
|align = "right"|<font size = "3">4</font>
2. Pektin- und Proteinzersetzer
|align = "right"|<font size = "3">9</font>
 
|align = "right"|<font size = "3">16</font>
3. Harnstoffzersetzer
|align = "right"|<font size = "3">25</font>
 
|align = "right"|<font size = "3">64</font>
4. Buttersäurebildner
|align = "right"|<font size = "3">100</font>
 
|align = "right"|<font size = "3">144</font>
5. Stickstoffbildner / Stickstofffreisetzer / Stickstoffumwandler
 
Bakterien wandeln im Boden organische Stickstoffverbindungen zum mineralischem Endprodukt Ammonium um. Etwa 1 - 3 % des organisch gebundenen Stickstoffs im Boden wird jährlich umgesetzt, welcher von Pflanzen teilweise genutzt werden kann. Nitrifizierende Bakterien (Nitrosomonas und Nitrobakter) wandeln Ammoniumstickstoff zu Nitrit- und Nitratstickstoff um.
 
Art und Umfang des Bakterienlebens im Boden hängen stark von den Umweltbedingungen im Boden ab. Mit steigender Temperatur steigt auch die Umsetzungsaktivität und damit die Kohlenstoffdioxid-Produktion. Gleiches gilt für die Bodendurchlüftung und die Bodendurchfeuchtung. Allgemein bevorzugen Bakterien für ein optimales Gedeihen eine schwach saure bis schwach alkalische Reaktion (pH 6 — pH 8) . Da Bakterien überwiegend heterotroph leben, hängt ihre Aktivität nicht zuletzt von der Menge der vorhandenen organischen Substanz im Boden ab.


Als arm an Bakterien bezeichnet man Böden mit einem Gehalt bis zu 500 Millionen Bakterien je Gramm Boden. Mittlere Gehalte betragen 500 - 1 000 Millionen und bakterienreiche Böden enthalten eine Keimzahl von über einer Milliarde je Gramm Boden.
Wenn die durchschnittliche Mikrobenmenge sich im Jahr nur zehnmal vermehren würde, dann bedeutete das je Hektar eine Menge von 700 dt Bakterien. Das ist die doppelte Gewichtsmenge, die eine gute Zuckerrübenernte an Ertrag pro Hektar bringt.'''
|}
|}
{| class="prettytable"
!Vorsichtsmassnahmen{{Kasten_rot|}}
|-
|Auch wenn es sich bei den Bodenmikroben überwiegend um nicht-pathogene Formen handelt, sind Vorsichtsmaßnahmen für den Umgang mit den potentiell infektiösen Material&nbsp; angeraten:
'''steriles Arbeiten'''
a) Während der Arbeit soll ein vorne geschlossener Laborkittel getragen werden.
b) Einfache Bakterien- und Schimmelpilzkulturen mit unbekanntem Material zur Demonstration von Vorkommen und Wachstum von Bakterien und Pilzen nach Bebrütung geschlossen halten, nicht eintrocknen lassen und nach Gebrauch vernichten.
c) Ausgediente Mikroorganismenkulturen durch Dampfdruckverfahren entsorgen.
d) Sämtliche mikrobiologischen Arbeitsgeräte (mit Ausnahme von Einweggerätschaften) nach Gebrauch sterilisieren.
e)  Mikrobenhaltige Flüssigkeit keinesfalls mit dem Mund einpipettieren, sondern Pipettierhilfen (pi-Pump) verwenden.
'''Umgang mit Alkohol und Äther'''
— Dämpfe können sich sehr leicht an der Bunsenbrennerflamme oder an einer heißen Heizplatte entzünden (Explosionsgefahr!).
- Nur geringe Mengen am Verbrauchsort lagern!'''
'''Glasbruch'''
- Beim Umgang mit Mikroorganismen werden zahlreiche Glasgefäße und Glasgerätschaften verwendet. Vorsicht!
- Beim Eindrehen von dichtschließenden Watte- oder Zellstoffpfropfen in die Öffnung von Glasgefäßen oder beim Einführen von Glasrohren in Gummistopfen Hände durch ein Tuch schützen:.'''
- Das Glasrohr soll kurz über dem Stopfen angefasst werden und darf nicht so gehalten werden, dass es sich in die Hände bohren kann.'''


&nbsp;
&nbsp;


{{Arbeiten|NUMMER=1|
'''UV-Lampen'''
ARBEIT=
#Stelle die Daten aus der Tabelle in einem Koordinatensystem dar. Trage dabei nach rechts die Geschwindigkeit (in km/h) und nach oben den Bremsweg (in m) ein.
#Verbinde die Punkte zu einem Funktionsgraphen (der keine "Ecken" haben sollte).
#Ermittle anhand des Graphen einen Schätzwert für den Bremsweg bei 70 km/h.
}}


<br>
In speziellen Mikroben-Untersuchungsräumen wird für die Sterilisation UV-Strahlung verwendet. Schutzbrille tragen!'''
<br>


{{Arbeiten|NUMMER=2|
'''Physikalische Methoden der Sterilisation'''
ARBEIT=
#Zwischen den Daten der Wertetabelle besteht ein ganz bestimmter Zusammenhang. Versuche eine Formel zu finden, mit deren Hilfe man aus der Geschwindigkeit den Bremsweg berechnen kann.
#In der Fahrschule lernt man: BW = v/10 mal v/10 (Bremsweg = Geschwindigkeit durch 10 mal Geschwindigkeit durch 10).
:Vergleiche diese Formel mit der von dir in a) gefundenen Formel.<br /><br />


— Heißluftsterilisation dient zum Entkeimen von Metall- und Glasgeräten. Temperaturen von 170 - 180 °C töten innerhalb von 24 Stunden alle Keime ab.


- Glasgegenstände sollen nur in getrocknetem Zustand in einen elektrisch beheizten Heißluftsterilisation gelegt werden.


}}
- Glasgegenstände langsam abkühlen lassen!&nbsp;&nbsp;
 
{|border="0" cellspacing="0" cellpadding="4"
|align = "left" width="600"| {{Arbeiten|NUMMER=3|
ARBEIT= }}
In einem ruhigen Wohnviertel in Niederbremsbach hat Herr Mütze fast ein kleines Mädchen angefahren, das ihrem auf die Straße rollenden Ball hinterher lief. Obwohl das Mädchen mit dem Schrecken davonkam, soll nun geklärt werden, ob sich Herr Mütze an die Geschwindigkeitsbegrenzung von 50 km/h gehalten hatte. Dem Unfallprotokoll ist zu entnehmen, dass Herr Mütze eine Bremsspur von 30,25 Metern erzeugt hat.[[Bild:unfall1.gif|right]]
|align = "right"|&nbsp;
|align = "right"|
[[Bild:Bundesarchiv Bild 183-J0710-0303-012, Wismar, Wendorf, Kinder mit Ball.jpg|200px]]
|}
|}




#Entscheide, ob sich Herr Mütze an die Geschwindigkeitsbegrenzung gehalten hatte.<br />
#Berechne die Geschwindigkeit, die zu einem Bremsweg von 30,25 Metern führt.<br /><br />


&nbsp;


<br />
&nbsp;


&nbsp;


== Schreibe dir nun die neuen Erkenntnisse auf, die du in diesem Kapitel erworben hast auf und versuche sie auch mit Hilfe deines Partners zu verstehen! ==
&nbsp;


&nbsp;


&nbsp;
[[Bild:Inside_Orbis_DC-10_10.JPG|300px|Sterilisatoren in der Medizin
]]




'''''Lösung zur Aufgabe1:'''''<br /> <ggb_applet height="31" width="130" type="button" filename="bremsweg01.ggb" />
'''Da das Verfahren der Dampfsterilisation für den Schulbereich keine Bedeutung hat, sei an dieser Stelle auf die Angaben der Fachliteratur verwiesen .'''
<br />
'''''Lösung zur Aufgabe 2:'''''
:{{Lösung versteckt|1=
#z.B. <math>s = 0,01 \cdot v^2</math> oder <math>s = \frac{v^2}{100}</math>(dabei ist s der Bremsweg in Metern und v die Geschwindigkeit in km/h)<br />
#Fahrschulformel: <math>s = \frac{v}{10} \cdot \frac{v}{10} = \frac{v^2}{100} = \frac{1}{100} \cdot v^2 = 0,01 \cdot v^2</math>. Die Formeln stimmen also überein.<br />
: ''Bemerkung: Die Formeln stimmen nur für gewöhnliche, nicht für "Gefahren"-bremsungen.''
}}
<br />
'''''Lösung zur Aufgabe 3:'''''
:{{Lösung versteckt|1=
#Nach obiger Tabelle hätte Herr Mütze, falls er sich an die Geschwindigkeitsbegrenzung gehalten hätte, allenfalls einen Bremsweg von 25 m haben dürfen.<br />
#<math>30,25 = 0,01 \cdot v^2 \Leftrightarrow 3025 = v^2\Leftrightarrow v = \pm \,55</math>
:Nach der Formel aus Aufgabe 1 war Herr Mütze 55 km/h schnell.
:''Bemerkung: Tatsächlich ist der Bremsweg bei einer "Gefahrenbremsung" nur etwa halb so lang wie in der obigen Tabelle angegeben. Geht man von einer "Gefahrenbremsung" aus, so käme man auf eine Geschwindigkeit von fast 78 km/h!''<br />
}}


{|border="0" cellspacing="0" cellpadding="4"
|align = "left" width="120"|[[Bild:Maehnrot.jpg|100px]]
|align = "center"|'''
<br />


{| class="prettytable"


http://hypersoil.uni-muenster.de/index.html
| HyperSoil - Entwicklung einer hypermedialen Lern- und Arbeitsumgebung zum Themenfeld "Boden" im (Sach-)Unterricht
|


Als nächstes erfährst du, wie die Länge des Bremsweges von der "Bremsbeschleunigung" abhängig ist.'''<br />
|}
[[Bild:Pfeil.gif]] &nbsp; [[Quadratische_Funktionen_-_Bremsbeschleunigung|'''Hier geht es weiter''']]'''.'''
&nbsp;<nowiki><!--msnavigation--></nowiki><nowiki><!--msnavigation--></nowiki>


|}
|}
{{Kasten_gelb|}}

Version vom 6. März 2009, 08:40 Uhr

Kleine Bakterienkunde
Bodenbakterien sind überwiegend heterotroph lebende Organismen, d. h. sie gewinnen Energie und körpereigene Substanz auf dem Wege des Abbaues vorhandener organischer Substanz.



Einteilung der Bakterien nach physiologisch-ökologischen Gesichtspunkten:
1. Zellulosezersetzer

2. Pektin- und Proteinzersetzer

3. Harnstoffzersetzer

4. Buttersäurebildner

5. Stickstoffbildner / Stickstofffreisetzer / Stickstoffumwandler

Bakterien wandeln im Boden organische Stickstoffverbindungen zum mineralischem Endprodukt Ammonium um. Etwa 1 - 3 % des organisch gebundenen Stickstoffs im Boden wird jährlich umgesetzt, welcher von Pflanzen teilweise genutzt werden kann. Nitrifizierende Bakterien (Nitrosomonas und Nitrobakter) wandeln Ammoniumstickstoff zu Nitrit- und Nitratstickstoff um.

Art und Umfang des Bakterienlebens im Boden hängen stark von den Umweltbedingungen im Boden ab. Mit steigender Temperatur steigt auch die Umsetzungsaktivität und damit die Kohlenstoffdioxid-Produktion. Gleiches gilt für die Bodendurchlüftung und die Bodendurchfeuchtung. Allgemein bevorzugen Bakterien für ein optimales Gedeihen eine schwach saure bis schwach alkalische Reaktion (pH 6 — pH 8) . Da Bakterien überwiegend heterotroph leben, hängt ihre Aktivität nicht zuletzt von der Menge der vorhandenen organischen Substanz im Boden ab.

Als arm an Bakterien bezeichnet man Böden mit einem Gehalt bis zu 500 Millionen Bakterien je Gramm Boden. Mittlere Gehalte betragen 500 - 1 000 Millionen und bakterienreiche Böden enthalten eine Keimzahl von über einer Milliarde je Gramm Boden.

Wenn die durchschnittliche Mikrobenmenge sich im Jahr nur zehnmal vermehren würde, dann bedeutete das je Hektar eine Menge von 700 dt Bakterien. Das ist die doppelte Gewichtsmenge, die eine gute Zuckerrübenernte an Ertrag pro Hektar bringt.

VorsichtsmassnahmenVorlage:Kasten rot
Auch wenn es sich bei den Bodenmikroben überwiegend um nicht-pathogene Formen handelt, sind Vorsichtsmaßnahmen für den Umgang mit den potentiell infektiösen Material  angeraten:

steriles Arbeiten

a) Während der Arbeit soll ein vorne geschlossener Laborkittel getragen werden.

b) Einfache Bakterien- und Schimmelpilzkulturen mit unbekanntem Material zur Demonstration von Vorkommen und Wachstum von Bakterien und Pilzen nach Bebrütung geschlossen halten, nicht eintrocknen lassen und nach Gebrauch vernichten.

c) Ausgediente Mikroorganismenkulturen durch Dampfdruckverfahren entsorgen.

d) Sämtliche mikrobiologischen Arbeitsgeräte (mit Ausnahme von Einweggerätschaften) nach Gebrauch sterilisieren.

e) Mikrobenhaltige Flüssigkeit keinesfalls mit dem Mund einpipettieren, sondern Pipettierhilfen (pi-Pump) verwenden.

Umgang mit Alkohol und Äther

— Dämpfe können sich sehr leicht an der Bunsenbrennerflamme oder an einer heißen Heizplatte entzünden (Explosionsgefahr!).

- Nur geringe Mengen am Verbrauchsort lagern!

Glasbruch

- Beim Umgang mit Mikroorganismen werden zahlreiche Glasgefäße und Glasgerätschaften verwendet. Vorsicht!

- Beim Eindrehen von dichtschließenden Watte- oder Zellstoffpfropfen in die Öffnung von Glasgefäßen oder beim Einführen von Glasrohren in Gummistopfen Hände durch ein Tuch schützen:.

- Das Glasrohr soll kurz über dem Stopfen angefasst werden und darf nicht so gehalten werden, dass es sich in die Hände bohren kann.

 

UV-Lampen

In speziellen Mikroben-Untersuchungsräumen wird für die Sterilisation UV-Strahlung verwendet. Schutzbrille tragen!

Physikalische Methoden der Sterilisation

— Heißluftsterilisation dient zum Entkeimen von Metall- und Glasgeräten. Temperaturen von 170 - 180 °C töten innerhalb von 24 Stunden alle Keime ab.

- Glasgegenstände sollen nur in getrocknetem Zustand in einen elektrisch beheizten Heißluftsterilisation gelegt werden.

- Glasgegenstände langsam abkühlen lassen!  


 

 

 

 

 

  Sterilisatoren in der Medizin


Da das Verfahren der Dampfsterilisation für den Schulbereich keine Bedeutung hat, sei an dieser Stelle auf die Angaben der Fachliteratur verwiesen .


http://hypersoil.uni-muenster.de/index.html
HyperSoil - Entwicklung einer hypermedialen Lern- und Arbeitsumgebung zum Themenfeld "Boden" im (Sach-)Unterricht

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