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Experimente zu erzwungenen Schwingungen und Resonanz - Im Gleichschritt über eine Brücke, ist das gefährlich?

Experimente zu erzwungenen Schwingungen und Resonanz - Im Gleichschritt über eine Brücke, ist das gefährlich?

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18 Seiten, PDF-Datei

Sekundarstufe II

Physik


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Art.Nr.: NWL134242017
Verlag: RAABE Verlag


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Unterrichtseinheit mit Schülerversuchen

Raabits Physik Klasse 10/11 (Einführungsphase/S II)

Schwingungen treten im Alltag in verschiedenen Situationen auf, beispielsweise bei der Federung von Fahrzeugen, bei Gebäuden und Brücken, bei Vibrationen von Maschinen oder bei schwingenden Saiten von Musikinstrumenten. Ein besonderes Phänomen, die Resonanz, stellt man allerdings erst dann fest, wenn eine periodische Kraft das schwingungsfähige System anregt. Ein im Gleichschritt über eine Brücke marschierender Spielmannszug ist ein entsprechendes Beispiel für eine solche Situation.

Lassen Sie Ihre Schüler dieses spannende Phänomen in einfachen und zugleich beeindruckenden Schülerexperimenten untersuchen.

Inhalt:

  • Gedämpfte und ungedämpfte Schwingungen
  • Erzwungene Schwingungen
  • Resonanz
  • Darstellung von Resonanzkurven
Kompetenzen: Die SchülerInnen...
  • nennen die periodische Zuführung von Energie als Voraussetzung für erzwungene Schwingungen erkennen, dass sich, wenn ein schwingungsfähiges System mit seiner Eigenfrequenz angeregt wird, die Amplitude noch vergrößern kann (Resonanzkatastrophe),
  • erläutern das Auftreten von Resonanz mithilfe von Wechselwirkung und Energie,
  • stellen halbquantitativ Messdaten in sinnvoll skalierten Diagrammen von Hand angemessen dar,
  • analysieren in verschiedenen Kontexten Bewegungen (hier: Schwingungen) qualitativ und quantitativ sowohl aus einer Wechselwirkungsperspektive als auch aus einer energetischen Sicht,
  • führen selbstständig Experimente zur halbquantitativen Untersuchung einfacher Zusammenhänge durch, werten diese aus und bewerten ihre Ergebnisse,
  • begründen argumentativ Sachaussagen, Behauptungen und Vermutungen zu mechanischen Vorgängen und ziehen dabei erarbeitetes Wissen sowie Messergebnisse heran

Dauer: 2-6 Stunden, je nach Auswahl der Materialien/Versuche

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