5. – 13. Schuljahr

Patrick Bronner

Beschleunigung in der Achterbahn „Wilde Maus

Beschleunigungsmessungen im Alltag mithilfe der App „MechanikZ

Welche Beschleunigungen wirken im Alltag? Mit der App „MechanikZ können Schülerinnen und Schüler die Beschleunigung z.B. bei einer Aufzugsfahrt oder beim Anfahren im Auto mit ihrem Smartphone messen (s. z.B. [1]). Nach der Aufnahme der Beschleunigung in einer Raumrichtung (x, y, oder z) sind das zugehörige Geschwindigkeits-Zeit- und das Weg-Zeit-Diagrammin in der App sofort verfügbar.
Beschleunigungsmessungen im Unterricht
Eine mögliche Aufgabenstellung für alle Klassenstufen ergab sich aus einer Beschleunigungsmessung in der Achterbahn„Wilde Maus (s. Abb. 1 ) durch den Autor. Im Unterricht erhielten die Schülerinnen und Schüler die beiden Beschleunigungs-Zeit-Diagramme in der Raumrichtung „x: rechts <> links und „z: hoch <> runter auf einem Arbeitsblatt (Download unter [2]).
Video als Einstieg
Zur Einstimmung wird die Achterbahnfahrt über ein Video (erhältlich unter [2]) gezeigt und der direkte Zusammenhang mit den beiden Diagrammen erläutert. Beim zweiten Durchlauf des Videos sollen die Schülerinnen und Schüler mit einem Stift den Zeitverlauf auf dem „x: rechts <> links-Diagramm nachverfolgen.
Gruppenarbeitsphase
Zur weiteren Bearbeitung des Arbeitsblattes zum Thema „funktionale Zusammenhänge erfolgt die Aufteilung der Klasse über die App „Team-Shake in zufällige Dreiergruppen.
Eine von vielen Fragen lautet beispielsweise: „Zu welchem Zeitpunkt gab es die größte Beschleunigung in der Linkskurve?. Eine weitere Aufgabe auf dem Arbeitsblatt ist die Skizze des Bahnverlaufs der Achterbahn anhand der Beschleunigungsdiagramme aus der Vogelperspektive und aus der Frontperspektive.
Zur Unterstützung erhalten die Schülerinnen und Schüler gestufte Hilfen wie z.B. „Gib jedem Ausschlag im Diagramm ‚x: rechts <> links eine Nummer. Sehr gute Schülerinnen und Schüler können den Bahnverlauf in drei Dimensionen skizzieren. Die besten Ergebnisse kamen hier in der 5. Klassenstufe (s. Abb. 2 ) zustande.
Vertiefung für höhere Klassen
Eine Erweiterung der Aufgabenstellung in der Kursstufe ist der gemeinsame Besuch eines Freizeitparks. Bei verschiedenen Fahrgeschäften sollen mit der App „MechanikZ die Beschleunigungs-Zeit- und die Winkelgeschwindigkeits-Zeit-Diagramme aufgenommen werden.
Im Unterricht soll dann aus den Messdaten ein Puzzle entstehen, bei dem die Diagramme den Bildern der Fahrgeschäfte zugeordnet werden müssen. In Tablet-Klassen kann dieses Puzzle über die Online-Plattform „Learning Apps [3] digital erstellt und an alle Schülerinnen und Schüler der Schule über die schulinterne Mailadresse gesendet werden.
Hinweis
Dieser Beitrag wurde in etwas anderer Form bereits in „Computer + Unterricht Nr. 113 veröffentlicht.
Material
[1]App „MechanikZ (entwickelt vom Physiklehrer Dr. Markus Ziegler, Gymnasium Spaichingen): http://www.spaichinger-schallpegelmesser.de/html/mechanikz.html
[2]Material zur Unterrichtseinheit: http://bit.ly/2ColvFc

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