Greifswald 2024 – wissenschaftliches Programm

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DD: Fachverband Didaktik der Physik

DD 22: Neue / digitale Medien

DD 22.2: Vortrag

Dienstag, 27. Februar 2024, 16:50–17:10, ELP 1: SR 3.25

Digitale Messwerterfassung beim zentralen elastischen Stoß unter Einbeziehung von Reibungseffekten: Eine präzise Analyse von Erhaltungsgrößen — •Saskia Riedel und Frank Stallmach — Universität Leipzig, Institut für Didaktik der Physik

Der Einsatz digitaler Medien bietet zahlreiche Vorteile für das Experimentieren im Physikunterricht. Neben motivationalen Aspekten digitaler Messwerterfassung können Messdaten von Experimenten in Echtzeit und mit hoher Genauigkeit aufgenommen, visualisiert und analysiert werden. Das Experiment soll besonders in der Sekundarstufe II als zentrale empirische Methode verstanden und fachliche Inhalte wie physikalische Basiskonzepte vernetzt werden. Wir zeigen, wie die fachliche Vernetzung des Reibungsbegriffes und Kraftstoßes mit den Bewegungsgesetzen und Erhaltungsgrößen Impuls und Energie im Unterricht implementiert werden kann, indem wir die oft vernachlässigten Reibungseffekte beim zentralen elastischen Stoß berücksichtigen. Hierfür werden die Daten des Orts- und Kraftsensors zeitsynchron erfasst und daraus Geschwindigkeit-Zeit- und Kraft-Zeit-Diagramme ermittelt. Die beobachtete Impulsänderung wird durch den Kraftstoß und Reibungseffekte bewirkt, die aus den Messdaten durch Integration bzw. lineare Regression bestimmbar sind. Der Vortrag stellt die Messwerterfassung mit drahtlosen Smart Carts, die Datenanalyse zur Untersuchung von Erhaltungsgrößen unter Einbezug von Reibung und die Einsatzmöglichkeiten im schulischen und universitären Kontext vor. Im Vergleich zu bisherigen Messverfahren für den zentralen elastischen Stoß werden Vor- und Nachteile dieses Herangehens diskutiert.

Keywords: Digitale Messwerterfassung; Zentraler elastischer Stoß; Impuls- und Energieerhaltung; Reibung; Fachliche Vernetzung physikalischer Basiskonzepte