10. – 11. Schuljahr

Experimente mit einem Rasierapparat

Ein Schülerpraktikum zu stehenden Wellen

Stehende Wellen lassen sich sehr eindrucksvoll in Demonstrationsversuchen realisieren, wenn in der Physiksammlung die nötigen Apparaturen zur Verfügung stehen. Damit die Zusammenhänge zwischen Wellenlänge und der Länge des eingespannten Seilstücks zu überprüfen, stellt dann keine allzu große Schwierigkeit dar.
Stehende Wellen im Schülerversuch
In Arbeitsblatt 1 (sowie Arbeitsblatt 2 mit Lösungshinweises im Digitalangebot zum Heft) wird als Alternative oder ergänzend zum o.g. Demonstrationsversuch ein Schülerpraktikum zu stehenden Seilwellen vorgestellt, das mit wenig Experimentiermaterial auskommt, nämlich im Wesentlichen mit einem Rasierapparat.
Zunächst habe ich den Schülerinnen und Schülern gezeigt, wie man mit den Versuchsutensilien experimentell verifizieren kann, dass die Wellenlänge und damit ihre Vielfachen von der Größe der Zugkraft an der Schnur abhängen: Der Scherkopf des Rasierers wird abgenommen und die Schnur am Vibrationsstift befestigt. Dann hält ein Schüler den eingeschalteten Rasierapparat. Die Schnur wird über den Zeigefinger eines zweiten Schülers gelegt, der dann das andere Ende der Schnur vorsichtig nach unten zieht und so die Zugkraft erhöht und schon sieht man stehende Wellen. Dabei ist auch insbesondere der ästhetische Reiz ihres Schwingungsbildes motivierend für das selbstständige Experimentieren.
Lernziele
Die Lernziele des Praktikums lassen sich folgendermaßen zusammenfassen: Die Schülerinnen und Schüler sollen
  • stehende Wellen im wahrsten Sinn des Wortes begreifen und als ein spezielles Interferenzphänomen verstehen.
  • mit einer unbekannten Formel arbeiten und ihre Gültigkeit überprüfen.
  • mit Messgeräten umgehen und Fehler abzuschätzen.
Materialien
Elektrorasierer (am besten ohne Akkubetrieb!) gibt es bereits für ca. 30 € pro Stück im Versand oder Elektro-Großmarkt.
Auch die weiteren Versuchsutensilien sind rasch zusammengestellt: Pro Praktikumsplatz benötigt man
  • Bindfaden,
  • eine Umlenkrolle,
  • etwas Stativmaterial,
  • verschiedene Massestücke und
  • einen Zollstock oder ein Bandmaß.
Eine Feinwaage (auf 0,01 g genau) für alle Versuchsgruppen zur Bestimmung der Bindfadenmasse kann aus der Chemiesammlung ausgeliehen werden.
Zusätzlich braucht man für Aufgabe 4 (s. Arbeitsblatt 1)
  • einen Lichtsensor und
  • ein passendes Aufzeichnungsgerät.
Zeitbedarf
Für das Praktikum benötigt man eine Doppelstunde. Die vierte Aufgabe (s. Arbeitsblatt 1) ist für die schnellen Experimentatoren bestimmt.
Das Praktikumsprotokoll war (wie bei jedem meiner Schülerpraktika) eine handschriftliche Hausaufgabe.
Erfahrungen
Das Praktikumsprotokoll ergab bei der Mehrheit der Arbeitsgruppen erfreuliche Ergebnisse. Eine Schülerin erzählte mir sogar begeistert, dass sie zu Hause weiter experimentiert hatte. Den Rasierer lieh sie sich vom Vater aus, statt der Rolle legte sie das Stück Schnur über ein glattes (Edelstahl)-Geländer und schon konnte sie ihren Eltern stehende Wellen vorführen.
Schon deswegen hat sich das Praktikum gelohnt
Hermann Hammer

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