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Physik
Auf dieser Seite biete ich eine Auswahl von Unterrichtsmaterialen zur Physik sowie Verzweigungen zu weiteren Physik-Seiten im Internet und zu Seiten technischer Museen.
Im Moment finden Sie hier
eine kurze, erläuternde Übersicht über
den ganz aktuellen und frühere Physiknobelpreise mit Verweis auf weitere
Informationen, u.a. auf die Ig-Nobelpreise
(Sept./Okt. 2024)Hinweise auf Unterrichtsmaterial zur Physik von Solar-Anlagen gibt's auf meiner Fotovoltaik-Seite.
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Physik-Wettbewerbe 2024
und "Physik im Advent"
https://www.mnu.de/wettbewerbe#physikwettbewerb
bundeswettbewerbe.de/wettbewerbe
Nicht nur für Mathematik und Kryptologie gibt's
Adventskalender (vgl. meine Mathematik- bzw. meine Informatik-Hauptseiten): Mit
PiA - Physik im Advent - tritt seit 2013 auch
ein Physik-Kalender an. Er war 2023 erneut am Start:
Interessent(inn)en konnten vom 1. bis 24. Dezember 2023 jeden
Tag ein Video ansehen, um anschließend Fragen zum Versuch
bzw. zur dahinter liegenden Physik zu beantworten. Einmalig
anmelden musste man sich nur noch, wenn man seine Lösungen
per e-Mail einsenden wollte, um Spiele, Bücher,
Experimentierkästen, ein Tablet oder sogar eine Reise zu
gewinnen. Der Physikkalender richtet sich an Schülerinnen
und Schüler der Klassen 5 bis 10. Neben der
Einzelteilnahme konnten auch Klassen oder sogar ganze Schulen
gemeinsam teilnehmen. Im April 2024 war der 2023er-Kalender
noch online (oben in der Kopfleiste der Startseite auf KALENDER
klicken) und die Türchen konnten ohne Weiteres
geöffnet werden: Hinter jeder Tür verbarg sich jetzt
das Lösungsvideo und darunter die ursprüngliche
Aufgabe. Im ARCHIV (ganz unten auf der Startseite verlinkt)
kommt man außerdem noch zu den Jahren 2013 bis 2022. In
der Seite des gewählten Jahres wieder oben auf KALENDER
klicken, um zu den 24 Türchen des ausgesuchten Jahres zu
gelangen. Wieder kann man nach Klick auf eine Tür das
jeweilige Lösungs- und darunter das Aufgabenvideo ansehen
-- besser schaut man sich natürlich erst das untere Video
an und überlegt selbst, bevor man die eigenen Ideen zur
Kontrolle mit der Lösung vergleicht.Hinweis: Auf Online-Adventskalender zur Mathematik oder Informatik verweise ich auf meiner Mathermatik- bzw. Informatik-Hauptseite!
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Illustris-Projekt 2020
Im internationalen Astronomie-Projekt "Illustris" (www.illustris-project.org) werden seit 2011 Prozesse in unserem Universum auf Hochleistungsrechnern simuliert; insbesondere geht es darum, die Entstehung und Entwicklung von Sternen und Galaxien besser zu verstehen. Die Idee: Wenn man die vermuteten Anfangsbedingungen und die wirkenden physikalischen Gesetze richtig programmiert und der Computer liefert nach der Simulation von 13,8 Milliarden Jahren in etwa ein Abbild unseres heutigen Universums, dann hat man offenbar Regeln und Anfangszustand korrekt erkannt. Noch gibt es da allerdings einiges zu tun und es muss immer wieder nachjustiert werden, aber inzwischen sind viele Simulationen schon sehr beeindruckend. Seit Kurzem zeigt eine Webseite der Frankfurter Allgemeinen Zeitung die schönsten im Supercomputer erzeugten Videos, Animationen und Bilder mit kurzen Erklärungen. Unbedingt ansehen:
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Mondfinsternis vom 21.1.2019
Am Montagmorgen, dem 21.1.2019, gab es schon wieder eine totale Mondfinsternis mit Blutmond. Die Berichterstattung erschien mir diesmal z.T. besser als früher - hoffentlich wird bis zur nächsten in Deutschland gut sichtbaren Mondfinsternis im Jahr 2028 nicht wieder alles vergessen!
Weiß empfundenes Sonnenlicht besteht in Wirklichkeit aus einer Mischung von Licht vieler verschiedener Farben bzw. Frequenzen oder Wellenlängen. Bei einer totalen Mondfinsternis versperrt die Erde den direkten (Licht-)Weg zwischen Sonne und Mond; der Mond durchquert den Kernschatten der Erde und müsste währenddessen praktisch völlig schwarz sein. Nur das sehr schwache Licht anderer Sterne sorgt für eine ganz geringe, unzureichende Beleuchtung. Allerdings verfügt die Erde über eine Lufthülle, die als Sammellinse wirkt. Durch Brechung des Sonnenlichts an und in der Atmosphäre (sowie aufgrund von Beugung und Streuung) dringt etwas Licht nach dem Durchgang durch die Erdatmosphäre in den geometrischen Kernschattenbereich ein. Dass dieses eindringende Licht rot ist, hat aber mit der Brechung nichts zu tun. Vielmehr werden beim Durchgang des Sonnenlichts durch die Luft die kurzwelligen (=hochfrequenten) blauen Farbanteile gestreut und in verschiedenste Richtungen abgelenkt (der Teil, der davon auf die Erdoberfläche bzw. ins Auge eines Betrachters oder einer Kamera trifft, bewirkt das Himmelsblau). Nur ein minimaler Rest des kurzwelligen Lichts geht in der ursprünglichen Richtung weiter. Im Wesentlichen bleibt nur das rote Licht übrig. Das kennen wir von der Rotfärbung der Sonne bei Sonnenauf- oder -untergang; jetzt ist der Lichtweg durch die Lufthülle aber sogar doppelt so lang, sodass nur noch ganz dunkelrotes Licht übrig bleibt. Von diesem Licht gerät durch Brechung und Beugung etwas in den theoretischen Kernschatten und beleuchtet den Mond damit schwach dunkelrot. Die nachfolgende, nicht maßstabsgerechte Zeichnung verdeutlicht das Gesagte. Der (im Bild einfach schraffierte) Übergangsschatten wird allmählich zum äußeren (oberen bzw. unteren schrägen) Rand hin immer schwächer, weil die Sonne ja eine ausgedehnte Lichtquelle ist. (Die gelegentlich gefundene Bezeichnung 'Halbschatten' ist hier nicht richtig, weil die sich nur auf den klar umgrenzten, zum Rand hin nicht abnehmenden Schattenwurf von genau zwei punktförmigen Lichtquellen bezieht. Für die Sonne ist 'Übergangsschatten' korrekt). In der Erdatmosphäre wird das nach rechts weiter gehende Licht erst gelblicher, dann orange und schließlich rot. Gezeigt ist ein Schnittbild: Licht, das in der Lufthülle gestreut wurde und blau aus der Zeichenebene heraus geht, wurde nicht eingezeichnet.
Der Mond befand sich am 21.1.2019 übrigens nur etwas über eine Stunde lang im Kernschatten der Erde (kariert eingezeichneter Bereich, der eigentlich bis auf den leicht rötlichen Rand tiefschwarz sein müsste. Er wurde statt dessen grau gezeichnet, damit man die Beschriftung noch lesen kann). Da jetzt der Mond - anders als bei der Finsternis vor einem halben Jahr (s.u.) - besonders nahe an der Erde war, war er schön groß zu sehen und wird daher auch als Supermond bezeichnet.
Als Beispiele für Medienberichte seien z.B. RP-Online genannt, außerdem mit leider schwammiger, allenfalls halbrichtiger Erklärung (Staub und Asche statt Beugung!) der Spiegel, während man auf bento.de zum Glück eine richtige Erklärung findet.
Mondfinsternis vom 27.7.2018
und Medienkritik
Am
Freitag, 27.7.2018, war die längste Mondfinsternis dieses
Jahrhunderts. Der Mond hat 103 Minuten zur Durchquerung des
Kernschattens gebraucht. Die unterschiedlichen Zeitdauern ergeben
sich, weil der Mond nicht auf einer exakten Kreisbahn um die Erde
"kreist", sondern auf einer Ellipse. Die mittlere Mondentfernung
beträgt 384 000 km, aber am erdnächsten Punkt
ist er tatsächlich nur 356 000 km, am erdfernsten
Punkt hingegen 407 000 km von uns entfernt.
Während die Bahngeschwindigkeit des Mondes in Erdnähe
etwas größer ist, ist er in Erdferne etwas langsamer
(2. Kepler-Gesetz), sodass dort der Mond länger im
Erdschatten bleibt. Außerdem bewegten sich am 27.7.2018
Mond und Erdschatten in gleicher Richtung, sodass der Mond dieses
Mal noch länger im Schatten verweilt. Und der Mond
durchquerte den Erdschatten jetzt praktisch auf dem Durchmesser
statt nur auf einer kürzeren, nicht zentralen Sekante. Dank
des klaren Wetters war die Mondfinsternis gut zu sehen und konnte
sogar mit einer Handy- oder Kompaktkamera aus der Hand erkennbar
aufgenommen werden (s. Foto: Mond links oben).
Bekanntlich können Mondfinsternisse immer nur bei Vollmond entstehen - wenn die Sonne auf der einen Seite der Erde und der Mond gegenüber auf der anderen Seite der Erde steht. Und sehen können wir die Finsternis nur, wenn wir uns während des Ereignisses gerade auf der Nachtseite der Erde befinden und dem Mond zugewandt sind. Stehen Sonne und Mond hingegen auf der gleichen Seite der Erde, blicken wir von der Tagseite der Erde auf die dunkle, unbeleuchtete Nachtseite (Rückseite) des Mondes und nennen diese Dunkelheit Neumond. Voll- und Neumond wiederholen sich abwechselnd mit einer Periode von etwa 28 Tagen. Weil die Erdbahn (Bahnebene der Erde um die Sonne) und die Mondbahn (Bahnebene des Mondes um Erde) leicht gegeneinander geneigt sind, stehen sich Sonne und Mond auch bei Vollmond normalerweise nicht ganz exakt gegenüber, sodass das Sonnenlicht an der Erde vorbei auf den Mond fallen kann und wir die ganze beleuchtete Vorderseite als Vollmond sehen. Nur recht selten - eben bei Mondfinsternissen - steht die Erde genau zwischen Sonne und Mond und blockt das Sonnenlicht ab, d.h. der Mond bleibt zumindest für einige Zeit dunkel. Davor und dahinter kann man eine partielle Mondfinsternis sehen, nämlich wenn der Mond allmählich in den Erdschatten wandert oder schon wieder aus ihm heraus kommt, und nur ein Teil des Vollmondes abgeschattet ist. Steht der Mond nicht ganz präzise gegenüber der Sonne, so gibt es möglicherweise keine totale Mondfinsternis, sondern es bleibt immer ein mehr oder weniger großer beleuchteter sichelförmiger Rand sichtbar (eine solche nur partielle Mondfinsternis war zuletzt z.B. am 8.8.2017 von Deutschland aus sichtbar).
Solange genug direktes Licht auf den Mond fällt, sieht man den 'Blutmond'-Effekt nicht. Erst bei einer totalen Mondfinsternis merkt man, dass immer noch etwas rotes Licht auf den Mond fällt und er nicht völlig unsichtbar, sondern als schwach rötliche Scheibe erkennbar ist (siehe Foto oben). Dieses rote Licht kommt aus der Erdatmosphäre: Die auf- und untergehende Sonne erscheint ja auch rot, weil ihr Licht bei streifendem Einfall und damit einem langen Weg durch die Lufthülle der Erde den blauen Anteil verliert und dadurch das verbleibende Licht rötlicher erscheint (Das blaue Licht strahlt nach oft mehrfacher [Rayleigh-]Streuung in der Luft in beliebige Richtungen; nur noch ein kleiner Teil geht geradeaus. Das gestreute blaue Licht geht nicht nur in alle Richtungen, sondern scheint deshalb auch von überall her aus der Luft zu uns zu kommen und sorgt für unser Himmelsblau. Auf Himmelskörpern ohne Lufthülle ist auch der Taghimmel schwarz!). Licht, das ganz am Rand der Erde vorbei streift, hat einen besonders langen Weg durch die Atmosphäre und kaum noch kurzwellige Anteile, sondern ist nur noch rot. Gelangt ein Teil davon durch Beugung ebenso wie durch Brechung (terrestrische Refraktion) in den Schattenraum der Erde und damit auf den Mond, erscheint der - weil er sonst nicht beleuchtet wird - rötlich.
Anders als bei der letzten totalen Mondfinsternis vor drei Jahren (am 28.9.2015) wurde jetzt in den Medien zum Glück deutlich weniger Esoterik und Panikmache um die wegen der roten Farbe auch Blutmond genannte Erscheinung verbreitet. Denn mit Blut oder etwas Bösem hat das nichts zu tun: dann müssten wir uns täglich bei jedem Sonnenauf- und -untergang und bei jedem Morgen- oder Abendrot fürchten.
Ein Beispiel für die alte, unsachliche und angstschürende Berichterstattung findet sich z.B. noch auf Focus-Online: Seit 2015 gefällt sich dort ein Video im Aufzählen merkwürdiger Vorstellungen (http://www.focus.de/wissen/videos/spektakel-am-nachthimmel-das-rote-blutmond-orakel-sind-diese-bilder-der-anfang-des-weltuntergangs_id_4976776.html).
Andere Medien haben auch seither nicht verstanden, wie eine Mondfinsternis wirklich entsteht. So ist die Darstellung der Bildzeitung (auf http://www.bild.de/themen/specials/mondfinsternis/news-nachrichten-news-fotos-videos-18375380.bild.html) immer noch fehlerhaft. Hier wird seit mindestens dreieinhalb Jahren fälschlich behauptet, 'Bei einer Mondfinsternis steht der kleine Mond direkt zwischen Sonne und Erde. Der Schatten der Erde fällt auf ihn..'. Nicht der Mond steht in der Mitte, sondern die Erde steht zwischen den beiden anderen Himmelskörpern. Wie sonst könnte ihr Schatten auf den Mond fallen? Ein solcher Fehler spricht nicht gerade für Recherche-Qualität oder Sorgfalt.
Aber auch im Fernsehen (z.B. in der Tagesschau von
"Das Erste") wurde am 27. und 28.7.2018 jeweils das gleiche
irreführende Bild gezeigt: Zwar waren die Positionen der
Himmelskörper richtig (wenn man die Sonne links
außerhalb des Bildes vermutet), aber die angedeuteten
Regenbogenfarben legen fälschlich prismatische Farbzerlegung
(an Stelle der in Wirklichkeit bestimmenden Streuung) nahe. Das
war wohl leider auch gemeint: In den Tagesthemen vom 27.7. konnte
man nämlich sogar den Titel 'Lichtbrechung durch
Erdatmosphäre' lesen, gleichzeitig wurde aber (richtig) von
Streuung und Beugung gesprochen (etwa ab Zeitmarke 00:09:46 in
der knapp 16-minütigen Zusammenfassung auf https://www.ardmediathek.de/tv/Tagesthemen/tagesthemen/Das-Erste/Video?bcastId=3914&documentId=54590886;
daraus nebenstehendes Bild). Bei Lichtbrechung wie im Bild
hätte der am 27.7.2018 in Mondnähe gut sichtbare Mars
ja grün oder blau erscheinen müssen, war aber
tatsächlich wie immer weiß-rötlich. In
Wirklichkeit gibt es keine gelben, grünen oder blauen Zonen
um den Kernschatten und die Farbzerlegung (Dispersion) durch
Lichtbrechung findet nicht statt bzw. spielt neben dem
stärkeren richtigen Effekt keine Rolle. Würde doch
Lichtbrechung zu farbabhängigen Unterschieden führen,
müssten die Farben außerdem genau anders herum sein:
Die im Vergleich zum Vakuum des Weltraums optisch etwas dichtere
Lufthülle der Erde wirkt als Konvex- bzw. Sammellinse. Und
da werden (wie beim Prisma -- Ältere erinnern sich an das
Cover des Pink-Floyd-Albums 'The Dark Side Of The Moon') die
blauen Strahlen am stärksten gebrochen, d.h. in der Mitte
(im Kernschatten) wäre das blaue Licht, dahinter bzw.
jeweils weiter außen schlössen sich grünes,
gelbes und ganz außen das rote Licht an. Der Blutmond
müsste danach ein Blaumond sein und sogar seine Farbe bei
seinem Weg in, durch den oder aus dem Erdschatten ändern,
würde also auch mal gelb oder ganz grün erscheinen oder
zumindest entsprechende farbige Streifen zeigen müssen.
Tatsächlich ist er aber im Schatten immer nur schwach rot
und sonst weiß. Denn, wie gesagt, nicht Dispersion bei der
Brechung, sondern Streuung (Herausfiltern des kurzwelligen,
blaueren Anteils durch Ablenkung) ist für die rötliche
Farbe des durch die Erdatmosphäre gelangten Lichts
verantwortlich. Andere Spektralfarben treten nirgendwo in
Erscheinung!
Die Sonne ist außerdem eine ausgedehnte Lichtquelle, wo
viele Punkte der Oberfläche Licht in verschiedene Richtungen
aussenden. Die Bedingungen für die Farbzerlegung am Prisma
sind dabei nicht gegeben: dafür bräuchte man nur ein
eng begrenztes paralleles Lichtbündel (einen 'Strahl') von
einem einzigen Punkt bzw. durch einen Spalt, damit
Überlagerungen mit anderen zerlegten Strahlen den Effekt
nicht wieder zunichte machen. So wird z.B. das Licht eines
Autoscheinwerfers durch die Prismenscheibe davor gebrochen, damit
es auf die Fahrbahn und nicht in die Augen Entgegenkommender
gelangt. Hält man mit dem Auto vor einer Wand, so sieht man
- vielleicht bis auf einen sehr schmalen Farbsaum ganz am Rand,
wo sich nicht mehr genügend Strahlen überlagern - einen
großen Lichtfleck, der überall weiß ist. Er ist
nicht oben rot, darunter orange, gefolgt von einer grünen
Mitte, die schließlich unten in einen breiten bauen
Streifen übergeht, sondern ist wirklich
großflächig weiß. Die Brechung des Sonnenlichts
bewirkt analog nur die 'Biegung'/Ablenkung des (zum Schluss nur
noch roten) Lichts durch die unterschiedlich dichten
Atmosphärenschichten und sorgt neben der Beugung für
das Eindringen des Lichts aus der irdischen Lufthülle in den
geometrischen Kernschattenraum, führt aber im Gesamtergebnis
aller überlagerten Strahlen selbst nicht zur
Farbveränderung oder -aufspaltung. Wäre das Sonnenlicht
nach Durchqueren der Lufthülle noch weiß, würde
es trotz Brechung auch weiß auf dem Mond ankommen!
In der Fernseh-Grafik wurde für die Färbung also der
falsche Effekt und der noch in falscher Farbreihenfolge
dargestellt. Vielleicht sollte man nachdenken, die Hilfe der
hausinternen Wissenschaftsredaktionen in Anspruch nehmen, bei der
nächsten Sternwarte oder Uni anrufen oder Physiker(innen)
fragen, bevor man solchen doppelten Unsinn zeichnet und mehrfach
sendet.
Auch im Kindernetz des Südwestrundfunks SWR wurde in einem Video eine unzutreffende Farbzerlegung gezeigt. Nach der Kritik hier auf der Webseite und auf meinen Hinweis hin wurde die beanstandete Szene Anfang November 2018 ersetzt. Zwar halte ich das verbesserte Video ingesamt noch lange nicht für ideal: Vor und zum Text "..der Mond wandert langsam in den Schatten der Erde.." steht der Mond still (schon die ganze Zeit im Kernschatten!) bzw. scheint sich wegen einer Zoom-Fahrt eher mit der Erde von der Sonne weg zu bewegen (statt seitlich in den Erdschatten zu wandern). Und in der Ersatzszene (etwa von der 28. bis 32. Sekunde) ist ärgerlich, dass von der Nachtseite der Erde fälschlich ein weiß-grauer Lichtkegel ausgeht, während das an der Erde oben und unten vorbei strahlende Sonnenlicht schwarz dargestellt wird. Die Sonne im Film sendet kein weißes Licht in alle Richtungen aus, sondern gibt nur ein gelbes Lichtbündel Richtung Erde ab. Aber sehen Sie selbst die 43-Sekunden-Animation auf http://www.kindernetz.de/infonetz/tiereundnatur/planeten/mondfinsternis/-/id=27594/nid=27594/did=27614/8a7phh/.
Offenbar darf man also auch als seriös geltenden Quellen (wie etwa den oben zuerst genannten Online-Magazinen einer großen Wochen- bzw. Tageszeitung oder sogar den Sendungen und Webseiten des öffentlich-rechtlichen Fernsehens) selbst bei lange im Voraus recherchierbaren, zudem ideologisch völlig unbelasteten, unpolitischen, nicht interesse-geleiteten und gänzlich unstrittigen Themen nie unkritisch bzw. ohne Plausibilitätskontrolle glauben. Über den Wahrheitsgehalt von kurzfristigen Berichten zu brisanteren Themen möchte man da besser gar nicht erst spekulieren. So bleibt fast zu hoffen, dass nur ausgerechnet wissenschaftlichen Themen seitens der Journalist(inn)en wenig Aufmerksamkeit geschenkt wird, zumal immer wieder Redakteure und Moderator(inn)en leider noch stolz verkünden, von Naturwissenschaft und Technik keinerlei Ahnung zu haben. Irgendwo gefundene bunte Grafiken werden dann wohl gerne unhinterfragt übernommen, selbst wenn sie jeder Beobachtung und dem gesunden Menschenverstand (und der Physik) widersprechen.
Zum Glück veranschaulicht Planet-schule (ebenfalls vom Südwestrundfunk SWR) unter "Versuch" die Bewegung der drei Himmelkörper und die möglichen verschiedenen Finsternisse korrekt (allerdings wird die auf der Webseite abgebildete Rotfärbung nicht erklärt und in der Animation im kleinen Bild 'Von der Erde aus gesehen' auch nicht gezeigt): https://www.planet-schule.de/sf/php/mmewin.php?id=81 (Flash-Player-Plugin benötigt).
Auf Wikipedia findet man speziell für den 27.7.2018 zwar keine, dafür aber im umfangreichen allgemeinen Mondfinsternis-Artikel gleich zweimal die richtige Erklärung für die Farbe (Abschnitte 2.1 und 6.1 - Stand November 2018 und auch noch Januar 2019). An der zweiten Stelle könnte beim flüchtigen Schauen durch die vier Bilder 'Mondfinsternis in den drei Primärfarben..' zwar zunächst der irrige Eindruck entstehen, man müsste den Mond auch in grün und blau sehen können (wie es aus der falschen Fernseh-Erklärung folgen würde). Genaueres Lesen zeigt aber, dass es sich bei den 3 rechten Bildern um die (künstlich erstellten) Farbauszüge des linken Bildes handelt. Bekanntlich muss man das sichtbare linke Bild anteilig in die drei Grundfarben zerlegen, um es auf dem Bildschirm durch Ansteuerung von jeweils drei Farbpünktchen anzeigen zu können, die gemeinsam einen Bildpixel bilden. Die drei Primärfarbenbilder sind aber einzeln ohne Hilfsmittel nicht zu sehen, sondern ergeben erst zusammen das linke, sichtbare Bild -- bei dem eben die rötliche Farbe überwiegt. Es ist erkennbar, dass im 3. Bild weniger grün und im 4. Bild viel weniger blau ist als rot im 2. Bild, d.h. die kurzwelligeren Anteile sind (wegen der Streuung) geschwächt.
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Große Physikerinnen
Nach wie vor ist Physik bei Mädchen offenbar nicht so beliebt wie bei Jungen - zumindest findet man im Physik-Leistungskursen und im Physikstudium meist weniger Mädchen oder Frauen als Teilnehmer männlichen Geschlechts. Dabei können Mädchen Physik mindestens ebenso gut wie Jungen. Dass sie auch in der Wissenschaft beachtliche Erfolge erzielen und männliche Kollegen oft hinter sich lassen, belegte der Katalog einer 2013 konzipierten gemeinsamen Ausstellung der deutschen und der österreichischen physikalischen Gesellschaft mit dem Titel
Liese Meitners Töchter - Physikerinnen stellen sich vor
Von der genannten Webseite oder von oepg.at kann man den 2,4-MB-starken Katalog als pdf-Datei herunter laden, der die Lebensgeschichten vieler Physikerinnen enthält. Damit sollen Mädchen ermutigt werden, sich ebenfalls stärker der Physik zu widmen. Lohnen tut es sich allemal!
Übrigens wurde Ende 2018 endlich - nach zwischenzeitlich 55 Jahren mit rein männlichen Preisträgern - mit Donna Strickland wieder eine Frau mit dem Physik-Nobelpreis bedacht. Sie war erst die dritte Frau, die diese Auszeichnung erhielt! Umso schöner, dass nur 4 Jahre später, 2020, mit Andrea Ghez erneut ein Frau bei den Geehrten ist. Einzelheiten siehe weiter unten bei den Nobel-Preisen!
Leider erst im September 2023 habe ich einen Bericht des Fernsehsenders ARD-alpha von 2021 gefunden, der unter der Überschrift "FrauenGeschichte - Frauen schreiben Geschichte" über das Schicksal von Caroline Herrschel informiert. Sie hatte offenbar nicht nur maßgeblichen Anteil an Erfolgen Ihres als Astronom bekannt gewordenen Bruders, sondern ist selbst auch mit vielen Entdeckungen hervor getretent, wobei sie schon damals - als es Frauen in der Wissenschaft noch viel schwerer hatten - trotz aller Widerstände zum Glück schon viel Anerkennung fand. So wurde sie 1828 als erste Frau mit der Goldmedaille der britischen Royal Astronomical Society ausgezeichnet und erhielt 1848 ebenfalls eine Goldmedaille der Preußischen Akademie der Wissenschaften.
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Buchbesprechung 1
E.
& M. Niedermair / W. Kassenbrock: Abiturwissen Superbuch --
Mathe & Physik. Der komplette Abiturstoff leicht
verständlich. 576 Seiten. Franzis-Verlag (ISBN
978-3-7723-9265-8) 2009 mit DVD. UVP 29,95 €, im Juni
2010 z.B. bei Pearl für 6.90 € + Versand. Im Juli
2018 über Amazon(-Marketplace) 'gebraucht' ab 8,45 €
(plus 3€ Versand) bei verschiedenen Versendern.
Über den mathematischen Teil dieses Buches berichte ich
auf meiner "Mathematik"-Seite. Hier sollen die Seiten 297 bis 567
besprochen werden, die sich mit der Physik beschäftigen. In
neun Kapiteln geht es um Mechanik, mechanischen Schwingungen und
Wellen, Thermodynamik, elektrisches und magnetisches Feld,
elektro-magnetische Schwingungen und Wellen, Quantenphysik, Atom-
und Kernphysik und spezielle Relativitätstheorie. Ein
zehntes Kapitel enthält weitere Übungen mit
Musterlösungen sowie zwei Übungsabitur-Aufgaben.
Eigentlich gefällt mir der Physikteil etwas besser als der
Mathematik-Teil -- für Nordrhein-Westfalen sind die
Physik-Aufgaben näher an der Schule als die (ebenfalls an
Bayern orientierten) Mathe-Aufgaben. Und außerdem haben
Physikaufgaben eher einen Realitätsbezug als die im Buch
vorgestellten Mathe-Aufgaben. Selbst wenn auch hier meist
Erklärungen fehlen, lässt sich in längeren
Rechnungen zumindest der gewohnte Energieerhaltungs- oder
Kräftegleichgewichts-Ansatz erkennen. Am Anfang vieler
Abschnitte werden zunächst benötigte Formeln (aber eben
ohne Herleitung) genannt, dann folgen oft kurze
Einsetzübungen als Beispiele, wie die Muster-Doppelseite
zeigt (Doppelklick ins Bild öffnet ein neues Fenster mit
größerer bzw. vergrößerbarer Ansicht):
Seltener enthalten die Beispiele auch mehrere oder umfangreichere Aufgaben, die vielleicht eher zum Selberlösen anregen, bevor man weiter liest. Unverständlich bleibt allerdings, warum, wenn einerseits an Erläuterungen gespart wurde, doch andererseits viele große (nicht immer scharfe oder sinnvolle) Fotos etwa von Bauteilen oder von vielen Lehrmittel-Geräten im Buch stehen.
Grundsätzliches Ziel des Buches ist es, durch vorgerechnete Aufgaben zu den einzelnen Gebieten Sicherheit im Umgang mit der Physik zu vermitteln und evtl. zur Übung durch eigenständiges Bearbeiten von Aufgaben anzuregen (wenn die Leserin bzw. der Leser nicht sofort die jeweils abgedruckte Musterlösung zu Rate zieht). Dafür ist das Buch auch gut geeignet und angesichts des Preises und des auf der DVD enthaltenen Programms WinMathematik XXL sicher keine Fehlinvestition.
Allerdings ist wie immer auch eine gesunde Portion Skepsis angebracht, weil es auch hier ärgerliche Fehler gibt. So fiel mir beim Durchblättern die Frage auf, welche Radialbeschleunigung ein Stein außen im Profil eines Autoreifens bzw. ein Auswucht-Massenstück am Felgenrand erfahren, wenn das Auto mit 60 km/h fährt. In der Lösung waren (auf Seite 306) die 95-fache und die 135-fache Erdbeschleunigung errechnet worden, wobei absurderweise der mittelpunktsnähere Körper die größere Radialbeschleunigung erfahren sollte. Dass hier etwas nicht stimmt, hätte Autoren und Lektorat auch ohne Nachrechnen auffallen müssen. Denn die Radial-Beschleunigung wächst tatsächlich proportional zum Radius: In der Mitte einer Drehscheibe kann man sich leichter halten als am Rand! Statt mit der (für eine vorherige Teilaufgabe bereits ermittelten) radiusunabhängigen Kreisfrequenz (Winkelgeschwindigkeit) zu rechnen, war mit der Bahngeschwindigkeit gerechnet worden. Aber dann war auch für die Bahngeschwindigkeit am Felgenrand fälschlich wieder die Fahrgeschwindigkeit des Autos eingesetzt worden -- und nicht die korrekte, entsprechend dem kleineren Radius verringerte Bahngeschwindigkeit des Felgenrands. Richtig hätte mit a r = 650 m/s2 nur etwa das 66-fache der Erdbeschleunigung als Radialbeschleunigung des Massenstücks ermittelt werden müssen! Und natürlich sind die im Buch teils mit 4 Dezimalstellen angegebenen Ergebnisse irreführend scheingenau, weil die Ausgangsgrößen Geschwindigkeit und Reifenradius nur zweistellig angegeben waren und daher auch das Ergebnis nicht auf mehr genaue Stellen berechnet werden kann. Wenn die eigene Lösung also nicht zur Lösung im Buch passt, wird es zwar oft, muss aber nicht immer an der eigenen Lösung liegen!
Noch ein paar Worte zur Physik-Formelsammlung auf der DVD zum Buch: Bildschirmfüllend geöffnet, überrascht das elegant-schlichte Design. Verkleinert man aber das Bildschirmfenster, verkleinert sich auch die Formel zu Minischrift in nach wie vor unnötig viel freier Fläche, da aller Formeln als Bilder hinterlegt sind (und nur als solche auch in die Zwischenablage kopiert werden können). Die Formeln selbst überzeugen nicht: Erklärungen, Einheiten und Zusammenhänge/Verweise oder gar Umrechnungen fehlen. Nur bei wenigen Formeln werden Zeichnungen beigefügt, die aber oft sogar irreführend sind. Beispielsweise wird bei der magnetischen Feldstärke B (diese Bezeichnung wird nicht genannt, nur die Bezeichnung 'magnetische Induktion') das konzentrische Magnetfeld um einen geraden Leiter gezeigt; die Größen F und l aus der Formel sucht man vergebens in der Zeichnung. Diese konnten nicht eingezeichnet werden, weil es bei der Definition von B nicht auf das gezeigte Feld des Leiters ankommt, sondern ein Messdraht der Länge l in ein fremdes homogenes Magnetfeld eingetaucht wird. In der Zeichnung hätte der Aufbau einer "Stromwaage" gezeigt werden müssen, nicht das Feld um einen stromdurchflossenen Leiter.
Da sind billige gedruckte Formelsammlung der Schulbuchverlage besser -- auf die Installation der Franzis-Physik- (und der gleichartigen Mathe-)Formelsammlung kann man verzichten: es wäre schade um ca. 65 MByte Festplattenspeicherplatz!
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Buchbesprechung 2
Friedrich
Reber: Physik espresso! - Physik ganz leicht und
verständlich. 256 Seiten. Jokers-Edition 2008 für 5,-
€ (Originalausgabe Franzis-Verlag 2006 [mit orangefarbenem
Umschlag]: 9,95 €), ISBN 3-7723-3811-3 - wird seit
Oktober 2016 zum Glück offenbar nicht mehr
angeboten.
Darauf hatte ich mich 2009 gefreut: Ein Buch, dass einen locker-flockigen Streifzug durch die Physik unternimmt, mit flotten Illustrationen und lebensnaher Sprache, das als Einstieg, Nachhilfe und Überblick auch Leserinnen und Leser anspricht, die bisher von der Physik eher abgeschreckt waren. Das zumindest hatten Autor und Verlag versprochen. Die Lektüre war hingegen ernüchternd und ärgerlich:
Schon im Vorwort irritiert, dass fälschlich Mathematik (statt Biologie) zu den experimentellen Wissenschaften gezählt wird und ausdrücklich behauptet wird: „In keinem anderen Schulfach ist man der überprüfbaren Realität näher als in Physik, Mathematik und Chemie, den sogenannten Naturwissenschaften." (S. 10). Etwas später stutzt man, wenn bei der Akustik steht: „Wir haben jetzt Töne durch schwingende Saiten erzeugt... [Aber] Es geht auch völlig ohne mechanische Schwinger mittels Elektronik wie z.B. bei Keyboards.." (S. 17). Denn für den Ton ist auch im letzten Fall ein Kopfhöhrer oder Lautsprecher mit beweglichen Teilen nötig! Wirklich unerträglich ist es aber, wenn der Autor in Text und Bild Schwingungen z.T. mit Wellen verwechselt und sogar bei der zeitaufgelösten Darstellung von „Druck (Lautstärke, Amplitude)" längs der mit t beschrifteten Zeitachse statt der Periodendauer T die Wellenlänge lambda einzeichnet (S. 20). Ob der Laie mit der Erklärung für Resonanz: „Es findet eine Energieübertragung statt mit der Besonderheit, dass diese aufsummiert wird." (S. 22) wirklich etwas anfangen kann, mag dahingestellt bleiben. Vielleicht liest man wirklich lieber in sieben Zeilen, dass der Autor schlechte Erinnerungen an weihnachtliches Blockflöten hat, und ihm schon früher sein Musiklehrer nicht sagen konnte, „ob man damit das Christkind verscheucht oder für was das löchrige Holz sonst noch gut sein könnte" (S.22/23). Nichts gegen flapsige Sprache und auflockernde Anekdoten, wenn die Physik stimmt! Aber gerade inhaltlich ist zu Vieles nicht korrekt. Als dann wenige Seiten später 1012 in hervorgehobener Großschrift als Billiarde (statt als Billion) bezeichnet wird (S. 28), wich die Freude an der Lektüre endgültig dem Entsetzen und hinderte mich am durchgängigen Weiterlesen.
Doch auch beim raschen Durchblättern des Restes stieß ich ohne Mühe auf ähnlich Abenteuerliches und viele weitere Schnitzer: So wird Druck immer wieder als Druckkraft bezeichnet (S. 35ff), was ebenso abwegig und irreführend ist, wie wenn man Geschwindigkeitsstrecke statt Geschwindigkeit sagen würde. Oder es wird behauptet, bei der hydraulischen Presse wären auf beiden Seiten die Produkte aus Kraft und Fläche gleich (Gleichung S. 38) - in Wirklichkeit sind die Quotienten gleich, nämlich die Drücke. Laut Reber darf im elektrischen Stromkreis kein Strom fließen („Man kann also sagen, dass die Summe aller Ströme im Stromkreis = 0 sein muss. Das merken wir uns", S. 60) - Unsinn wird aber durch die Erhebung zum Merksatz nicht besser; offensichtlich hatte sich der Autor Kirchhoffs Knotenregel selbst nicht richtig merken können. Und der Unterschied zwischen 9,81 und 10 beträgt angeblich 19 % (S. 159) statt nur 1,9 % - wohl kein Druckfehler, sondern Absicht, denn Reber schreibt auf der gleichen Seite, dass man noch 190 Gramm (statt richtig knapp 20 Gramm) zu einem Kilo-Gewicht hinzutun müsse, damit es auf der Erde 10 Newton wiegt. Die Wiedergabe der völlig unzulänglichen 'Erklärungen' von Polarisation (S. 70) oder Corioliskraft (S. 168) oder etwa der fehlerhaft unvollständigen Formel zum Fotoeffekt (S. 111: gerade ohne die angeblich enthaltene Austrittsarbeit) erspare ich mir...
Ein Machwerk mit so vielen, oft schweren inhaltlichen Falschaussagen sollte nicht als Physikbuch, gar noch zu Nachhilfezwecken, verkauft werden dürfen. Es wird mehr schaden als nützen. Weiß man, dass bei Internetveröffentlichungen oft Vorsicht angebracht ist, so erwartet man bei einem gedruckten Buch aus dem doch bekannten Franzis-Fachverlag, dass Verlagsredaktion und Lektorat die schlimmsten Fehlbehauptungen erkennen und verhindern. Bei „Physik espresso!" ist die Qualitätskontrolle (sofern es überhaupt eine gab) leider gar nicht gelungen. „Physik ganz leicht verständlich" (Untertitel) -- was in diesem Buch steht, ist oft keine Physik, noch kann man die vielen Fehler auf die leichte Schulter nehmen. Dass dieses Buch auf den Markt kommen konnte (und als Sonderausgabe sogar eine ebenso ungeprüfte Neuauflage erfuhr), ist ganz unverständlich! Autor und Verlag(e) sollten sich schämen.
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Buchbesprechung 3
Lewis Epstein:
Denksport Physik - Fragen und Antworten. dtv 2006 bzw.
7. Auflage 2009 (ISBN 978-3-423-24556-2), 580 Seiten, 19,50 Euro.
Aktuelle Taschenbuchauflage (von 2011 ?) mit 592 Seiten für
11,90 € (Stand Juli 2018).
In diesem Buch finden sich viele interessante Fragen zur Physik mit z.T. verblüffenden Lösungen. Zu den Themen Mechanik (hierzu gehören rund die Hälfte der Aufgaben), Fluidik, Wärme, Schwingungen, Licht, Elektrizität & Magnetismus, Relativität und Quanten sind einige Hundert Probleme genannt und verlangen jeweils die Entscheidung für eine von mehreren vorgegebenen Antworten. Sind in einem Glas einige lebende Fliegen gefangen, so soll man etwa überlegen, wann das Gewicht eines Glases am höchsten ist - wenn a) alle Fliegen am Boden sitzen, b) alle Fliegen im Glas umher schwirren oder c) immer (weil in beiden Fällen gleich). Aber es wird auch gefragt, ob beim Zerspringen eines Maiskorns bei der Popcorn-Herstellung ein Neutrino freigesetzt wird, ob ein Satellit in Baumkronenhöhe die Erde umkreisen könnte, ob die Verformung einer Wolke durch einen Scherwind mit einem Vektor oder einem (Super-?)Tensor beschrieben werden muss, ob eine Lupe auch unter Wasser verwendet werden kann, oder ob man beim Blick an den sternenklaren Nachthimmel sofort die geografische Breite des eigenen Standorts, die geografische Länge, keines oder beides bestimmen kann.
Im Allgemeinen reicht etwas Nachdenken und höchstens der Oberstufenstoff der Physik völlig aus. Aber obwohl im Buch so gut wie keine Formeln vorkommen, habe ich doch gelegentlich zu Papier und Stift gegriffen und mir mit Hilfe physikalischer Gleichungen (z.B. für die kinetische Energie) oder der bekannten Erhaltungssätze (von Energie bzw. Impuls) knifflige Situationen klar gemacht: z.B. wenn gefragt wird, wie viel höher der Berg einer Achterbahn sein muss, damit man nach dem Runterfahren im Tal die doppelte Geschwindigkeit hat. Oder wie groß die mittlere Kraft auf einen Pfahl ist, der von einem aus 2 m Höhe herabfallenden Rammbär 10 cm tief in die Erde getrieben wird (Pfahl und Rammbär sollen jeweils die Masse einer Tonne haben und als mögliche Ergebnisse wurden fünf Kräfte zwischen 10 und 120 kN genannt). Ob ich deswegen schon zu der Gruppe gehöre, auf die sich der dem Buch vorangestellten Aphorismus bezieht: „Algebra ist eine wunderbare Erfindung. Mit ihr können selbst Idioten Physik treiben, ohne sie zu verstehen."? Gerade bei Physik kann das Gefühl auch schon mal täuschen. Natürlich könnte man auch direkt zur (anschaulich erklärten) Lösung weiter blättern, aber dann wäre die Lektüre nicht so prickelnd.
Zu empfehlen ist „Denksport Physik" jedenfalls allen Physiklehrerinnen und -lehrern und allen Oberstufenschülerinnen und -schülern bzw. allen, die über SII-Grundwissen in Physik verfügen und sich für das Fach interessieren. Leider finden sich auf der Verlags-Webseite im/seit Sommer 2018 nicht mehr die früher hier einmal sichtbaren Probeseiten des Buchs.
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Zentralabitur und Lehrplan S II
Wegen des Zentralabiturs finden - wie in anderen Fächern auch - im aktuellen Physik-Unterricht der Oberstufe immer wieder einige kleinere Themenverschiebungen und/oder veränderte Gewichtungen statt, um Schülerinnen und Schülern optimal auf die jeweils angekündigten Prüfungsaufgaben bzw. die jetzt als besonders wichtig erklärten Themengebiete vorzubereiten. Die folgenden Links wurden im Oktober 2016 aktualisiert, nachdem - bis auf die Oberstufen-Lehrpläne - die offiziellen Seiten des nordrhein-westfälischen Schulministeriums auf gesicherte Server (mit https://) umgezogen sind.
Eine Übersicht über Themen sowie einige Beispielaufgaben für das Zentralabitur im Gymnasium finden sich für Physik und andere Fächer auf
https://www.standardsicherung.schulministerium.nrw.de/cms/zentralabitur-gost/faecher/
Natürlich gilt weiterhin der Lehrplan KLP_GOSt_Physik.pdf (ca. 350 kB; erreichbar über http://www.schulentwicklung.nrw.de/lehrplaene/lehrplannavigator-s-ii/gymnasiale-oberstufe/index.html -- dort auch weitere Hinweise und Beispiele und Anregungen für schulinterne Lehrplanumsetzungen) und es müssen auch Gebiete über den Stoff der zentralen Prüfungen hinaus behandelt und in Klausuren und mündlichen Prüfungen abgefragt werden!
Lehrplan für die S I
Nachfolgend finden sich die Kernlehrpläne für die Klassen 5 bis 10 der Gymnasien in Nordrhein-Westfalen, die nach der seit 2019/2020 aufsteigend wieder aufgehobenen Schulzeitverkürzung gelten. Hier eine Übersicht über die Pläne
wobei für Physik dort direkt die pdf-Datei https://www.schulentwicklung.nrw.de/lehrplaene/lehrplan/208/g9_ph_klp_%203411_2019_06_23.pdf gewählt werden kann.
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Physiknobelpreise
2024
und der Vorjahre
Am
8.10.2024 wurden die Preisträger des Physik-Nobelpreises
2024 mit offizieller Begründung
bekannt gegeben. Die Preisverleihung folgt wie immer erst im
Dezember am Todestag des Stifters Alfred Nobel. Geehrt werden
die Wegbereiter der Künstlichen Intelligenz (KI), John
Hopfield (USA) und Geoffray Hinton (GB/CAN), für
"grundlegende Entdeckungen und Erfindungen, die maschinelles
Lernen mit künstlichen neuronalen Netzwerken
ermöglichen". Die Preisträger, heute 91 und 77 Jahre
alt, kommen beide aus der Physik: Als sie jung waren, gab es
noch kein Informatik-Studium. Sie haben mathematische und
physikalische Prinzipien verwendet, um Mustererkennung und
maschinelles Lernen zu ermöglichen.zum Seitenanfang / zum Seitenende
Alternative Ig-Nobelpreise
in Physik
und anderen Fächern
Der ignorabile
Nobelpreis wird zwar gelegentlich als satirische Auszeichnung
betrachtet, ehrt aber tatsächlich die wirklich großen
Erkenntnisse der Menschheit ("Erst lachen, dann denken!"). Die
Physikpreise sind fett
hervorgehoben:
Schon am 12.
September 2024 wurden die diesjährigen
Ig-Nobelpreisträger wieder mit viel Pomp und Firlefanz
geehrt (worüber auch Medien berichten, z.B.
n-tv):
1. Den Friedenspreis bekam posthum der
bekannte, 1990 verstorbene Verhaltensforscher und Behaviorist
B.F. Skinner (der oft Tauben für sein Reiz-Reaktionsmodell
trainierte) und um 1960 -- zu Zeiten, als die
Zielführungs-Elektronik noch in den Kinderschuhen steckte
-- vorgeschlagen hatte, Kurz- und Mittelstreckenraketen durch
mitfliegende abgerichtete Brieftauben lenken zu lassen. -
2. Der Botanik-Preis ging an einen
Forscher aus den USA und einen in Deutschland arbeitenden
Brasilianer, die herausgefunden haben, dass eine bestimmte
Kletterpflanze das Aussehen ihrer Blätter an die umrankte
Wirtspflanze bzw. sogar an eine Plastikpflanze anpassen kann!
(s. pflanzenforschung.de 2024 und
2014) -
3. In Bereich Anatomie wurden 10
Forscherinnen und Forscher aus Frankrich und Brasilien geehrt,
weil sie sich dafür interessierten, ob die Haarwirbel von
Bewohnern auf der Nordhalbkugel überwiegend anders
orientiert sind als von Südhalbkugel-Bewohnern.
Während bei 37 Zwillingspaaren, die getrennt aufgewachsen
sind, der Drehsinn offenbar trotzdem gleich ist, konnte bei je
50 weiteren Menschen offenbar ein leichter Unterschied
statistischer Kenngrößen festgestellt werden, sodass
vielleicht Umwelteinflüsse mitbestimmend sind. Die
Studienautoren halten aber weitere, großangelegte
Untersuchungen für nötig... zu Recht, wie aufmerksame
Leser(innen) meiner Mathematik-Seite wissen: Bemerkte (vielleicht
nur zufällige) Abweichungen führen allenfalls zu
einer Vermutung, die aber immer in einem zusätzlichen,
unabhängigen Hypothesentest (zur Ablehnung von "keine
Unterschiede" oder "auch auf der Südhalbkugel haben
Bewohner anteilig mindestens so viele rechtsdrehende Haarwirbel
wie Nordhalbkugelbewohner") bestätigt werden muss, um
'Beweiskraft' zu erlangen, d.h. um die Vermutung zu
stützen, dass die Corioliskraft Einfluss
nimmt. -
4. Die Erkenntnis, dass eine
placebomäßige Schein-Behandlung wirksamer ist, wenn
sie Schmerzen verursacht, wurde mit dem Medizin-Preis
belohnt. - 5. Der Physikpreis
wurde für Untersuchung der Schwimmeigenschaften von
Fischen vergeben, wozu tote Forellen im Strömungskanal
untersucht wurden. Angeblich fasste James C. Liao bei der
Preisübergabe die Ergebnisse seiner umfangreichen
Untersuchungen mit den Worten zusammen, dass lebende Forellen
besser schwimmen als tote. - 6. In
der Physiologie galt die Entdeckung als preiswürdig, dass
manche Säugetiere auch durch ihren Hintern atmen
können. - 7. Über 370000 händische
Münzwürfe hat eine internationale Forschungsgruppe
protokolliert, um herauszufinden, dass Kopf und Zahl nicht
völlig gleich verteilt sind, sondern minimal davon
abhängen, welche Münzseite beim Abwurf oben war.
Dafür hat sie den Preis für
Wahrscheinlichkeitsrechnung und Statistik erhalten. -
8. Für den Chemiepreis wurden
nüchterne und betrunkene Würmer gaschromatisch
unterschieden. - 9. Im Bereich Demografie
wurde der Nachweis belohnt, dass Menschen, die als besonders
alt gelten, meist aus Gegenden stammen, in denen es keine oder
keine zuverlässigen Aufzeichnungen über die Geburten
gibt. - 10. Im Fach Biologie wurde ein
skurriler Versuch aus den 1940er Jahren 'gewürdigt', bei
dem untersucht wurde, wann Milchkühe Milch verlieren --
etwa, wenn sie ein Katze auf dem Rücken haben und daneben
mit lautem Knall eine Papiertüte zerplatzt.Früher verliehene ig-Physik-Preise:
Da in manchen Jahren auch Extrapreise im Gebiet der Akustik oder anderen physikalischen Teilgebieten vergeben wurden (und natürlich auch die vielen übrigen mit Preisen ausgezeichneten Themen äußerst interessant sind), lohnt sich der Besuch der oben (oder bei den Verweisen) genannten Seite mit allen Gewinnern!
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Missionen
auf dem Mars
jetzt inkl. der Marsmissionen von
2021
Noch sehr bekannt ist das Fahrzeug "Opportunity" der US-amerikanischen Raumfahrtbehörde NASA, das 2003 die Erde verließ, 2004 landete und dem man nur 3 Monate (Über-)Lebensdauer auf dem Mars zugetraut hatte. Tatsächlich fuhr es 14 Jahre lang und legte über 45 km zurück, auch wenn zum Schluss einige der 6 Räder blockiert waren. Dabei sammelte das Gerät massenweise Daten, die es mit vielen Fotos zur Erde funkte. Im Juni 2018 hat ein Staubsturm auf dem Mars die Sonnenpaddel von "Opportunity" aber entweder beschädigt oder so stark mit Sand und Staub bedeckt, dass der Rover nicht mehr genug Energie erhielt, um weiter senden zu können. Nach vielen vergeblichen Versuchen, das Fahrzeug trotz niedrigem Batteriestand noch so zu navigieren, dass der Dreck abfällt und die Batterien aufgeladen werden, wurden die Bemühungen im Februar 2019 endgültig eingestellt und das Fahrzeug aufgegeben.
Zum früher hier vorgestellten Marsfahrzeug "Spirit" von 2006 findet sich noch ein Hinweis auf meiner Informatik-Seite, weil "Spirit" in Java programmiert war. Es arbeitet leider seit 2010 nicht mehr.
Im Dezember 2011 wurde eine weitere Mars-Mission der NASA gestartet. Nach 9-monatiger Reise wurde unser Nachbarplanet im August 2012 erreicht und ein neues, größeres und verbessertes Mars-Fahrzeug ('Rover') mit dem schönen Namen "Neugier" ("Curiosity") per Seil auf die Marsoberfläche herab gelassen. Curiosity kann Tagesstrecken von mehreren Hundert Metern Länge fahren und sollte mindestens zwei Erdjahre lang Daten von der Marsoberfläche sammeln, Proben entnehmen und analysieren. Auch dieses Fahrzeug hält viel länger als erhofft und arbeitet im Frühjahr 2021 (also seit 9 Jahren!) immer noch. Details dazu findet man z.B. in einem schönen, ausführlichen Wikipedia-Artikel. Die Zeitschrift 'Spektrum der Wissenschaft' hat im Juli-Heft 2018 einen längeren Artikel über den Mars gebracht; die Online-Fassung 'Was fand Curiosity auf dem Mars?' ist im Internet noch frei verfügbar.
Außerdem ist im Mai 2018 eine weitere NASA-Mission mit dem Namen "InSight" gestartet, die Ende 2018 den Mars erreichte. Hier wurde kein Fahrzeug, sondern eine ortsfeste Bohrstation abgesetzt. Mit einer Art Ramme wollte man mehrere Meter tief durch den Staub dringen und dort Hinweise auf mögliches früheres Leben auf dem Mars finden. Leider waren die Bodenverhältnisse an der Landestelle so, dass man nur wenige Zentimeter Eindringtiefe geschafft hat und seit Anfang 2021 keine weiteren Bohrversuche mehr unternimmt. (siehe NASA-Insight bzw. Überblick über alle Raumfahrt-Unternehmungen auf nasa.gov unter dem Menüpunkt "Missions").
Im Februar 2021 erreichten gleich drei Missionen unseren Nachbarplaneten:
Ein ansprechender Überblick über alle bisherigen Marsmissionen findet sich unter der Überschrift 'Chronologie der Marsmissionen' auf Wikipedia; ebenfalls auf Wikipedia gibt es auch eine Liste der bereits auf den Mars gelandeten oder abgestürzten irdischen Objekte. Videos und Bilder der jüngsten US-Mission zeigt z.B. die Perseverence-Seite des Bayerischen Rundfunks. Und natürlich kann man auf der Original-NASA-Seite nochmal die Landung von Perseverance sehen und jeweils neueste Informationen (in Englisch) finden. Alle drei Missionen, die den Mars im Februar 2021 erreichten, werden außerdem auf einer Seite der Deutschen Welle zusammenfassend angekündigt. In einem Video wird dort außerdem hervorgehoben, dass gerade an der arabischen Mission maßgeblich weibliche Wissenschaftlerinnen und Ingenieurinnen beteiligt sind.
Reihenfolge der Planeten
Da mit dem Mars oben schon ein Planet unserer Sonne erwähnt wurden, sei hier ein Merkspruch genannt. Er hilft, die Anordnung der Planeten um die Sonne (von innen nach außen) angeben zu können:
„Mein Vater erklärt mir jeden Samstag unsere neun Planeten"
nämlich (Sonne --) Merkur - Venus - Erde - Mars - Jupiter - Saturn - Uranus - Neptun und Pluto.
Dabei ist hier noch von den neun Planeten die Rede, die es bis zum 24. August 2006 gab. Seither wird auf Beschluss der Internationalen Astronomischen Union (IAU) Pluto nicht mehr als Planet bezeichnet, sondern in die neu geschaffene Klasse der Zwergplaneten (planet dwarfs) herab gestuft. Dieser Schritt wurde unternommen, weil man inzwischen mindestens drei weitere pluto-ähnliche kleine Himmelskörper kennt, die wohl eher kometenartig als planetenartig sind, und die man nicht als richtige Planeten anerkennen wollte - der Gerechtigkeit wegen verlor dadurch auch Pluto den Planetenstatus (siehe auch den Wikipedia-Artikel zum Thema Planet !)
Die vorstehende Eselsbrücke kann daher zu „Mein Vater erklärt mir jeden Samstag unseren Nachthimmel" abgewandelt werden; mein hier geäußerter Aufruf, mir einen ganz neuen Merkspruch zur Veröffentlichung zu mailen, hatte bisher keinen Erfolg.
Zuletzt wurde aber die Kritik an der Degradierung Plutos wieder lauter: Manche Forscher behaupten, die Planet-/Zwergplanet-Unterscheidung der IAU sei widersprüchlich oder zu unscharf und sogar unsere Erde müsste in Pluto-Entfernung den Planetenstatus verlieren (vgl. etwa den Artikel auf ScineXX). Außerdem haben sich 2018 Alan Stern, Missionsleiter der NASA-'New Horizons'-Mission zum Pluto, sowie inzwischen auch der NASA-Chefadministrator Jim Bridenstine für die Wiederanerkennung von Pluto als Planet ausgesprochen (siehe Bericht in der Frankfurter Rundschau). Ihre Argumente sind allerdings nicht wirklich wissenschaftlich ("das habe ich so gelernt, so soll es bleiben") und überzeugen die Fachwelt und die IAU nicht (wie auf Scienceblogs.de nachzulesen ist). Mehr Informationen zu Pluto selbst gibt's u.a. auf Wikipedia.
Veränderliche Konstanten?
Verschwindende Planeten, veränderliche Konstanten? Nein, natürlich sind die Naturkonstanten fest. Da sie allerdings durch verbesserte Messverfahren inzwischen möglicherweise genauer bestimmt werden können, kann es sein, dass sich neuere Werte z.B. für die Gravitationskonstante, die elektrische Feldkonstante oder auch die Elementarladung etwas von den alten Tabellenwerten unterscheiden. Die letztgültigen, besten bzw. aktuellen Werte der Naturkonstanten findet man jedenfalls auf der Webseite von CoData. Bisher erschienen etwa alle vier bis fünf Jahre genauere Angaben, zuletzt Mitte 2019 die 2018 gemessenen Werte. Die nächste Aktualisierung soll Anfang 2023 erfolgen. Wegen des Paradigmenwechsels -- siehe nachfolgender Abschnitt "Definierte .. Konstanten?" -- können sich aber bei einigen Größen die Werte ab sofort nicht mehr ändern. Im CoData-Wandplakat sind sie deshalb mit '(exact)' gekennzeichnet (s.u.)!
Feste Naturkonstanten? Hier bei CoData und NIST, dem US-amerikanischen 'National Institute of Standards and Technology', geht es nur um genauere Messungen von Größen, die wohl im ganzen Universum überall und zu allen Zeiten gleich und unveränderlich sind. Aber manche Physiker glauben, dass erst ganz kurz nach dem Urknall zu Beginn unseres Universums vor rund 13 Milliarden Jahren die heutigen Naturkonstanten entstanden sind und möglicherweise ganz am Anfang (in den ersten Sekunden oder Bruchteilen von Sekunden) doch noch andere Werte hatten...
Definierte statt gemessener Konstanten?
Das Internationale Einheitensystem SI geht einen neuen Weg: Seit Mai 2019 haben sieben Naturkonstanten per Definition feste Werte und die Basiseinheiten werden jetzt per Formel bzw. Berechnung an die Naturkonstanten gekoppelt. Grundlage aller Messungen sind nun diese Definitionen und nicht mehr Vergleiche mit Normal-Körpern. Das Ur-Kilogramm folgte dem bereits früher ausgemusterten Ur-Meter auf den Schrottplatz der Geschichte. Werte und Hintergründe des neuen Systems habe ich schon Anfang 2019 in einem Referat zusammen gefasst, das hier als pdf-Datei gelesen bzw. herunter geladen werden kann:
Neue_SI_Einheiten_2019.pdf (5 Seiten, 128 kB)
(Sollte mir bei den vielen Zahlen bzw. aufwändig zu schreibenden Formeln trotz aller Vorsicht doch irgendwo ein Tippfehler unterlaufen sein, freue ich mich über Ihren Hinweis per Mail. Selbst die Physikalisch-Technische-Bundesanstalt hatte vor Januar 2019 noch einen Schreibfehler in einer Angabe der Temperatureinheit, wie ich auf Seite 5 des Referats berichte!)
4. Grundkurs-Klausur der EF (Juni 2017)
In der 4. Klassenarbeit dreht sich alles um die Kreisbewegung: beschreibende Größen und Kräfte inkl. Anwendungen im Weltall und im Haushalt werden behandelt.
Die Aufgabenstellung folgt als pdf-Dokument (zum Ansehen nachfolgenden Link mit linker Maustaste anklicken; zum Herunterladen auf den eigenen Rechner nach Klick mit der rechten Maustaste „Ziel speichern unter.." wählen):
Aufgabenblatt k4ph11(ef)g-17a.pdf (148 kByte)
Die handschriftlichen Lösungen sind als Bilder eingefügt. Mit Rechtsklick in ein Bild und „Bild speichern unter.." können Sie die Lösungs-(Doppel-)Seiten auf die eigene Festplatte kopieren, dort mit einem Grafikprogramm vergrößert und bequem lesen oder ausdrucken und in aller Ruhe offline damit arbeiten...
Lösungen (3 Seiten auf 2 Blättern, pro Blatt 82 bzw. 43 kByte)
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Zur Vorbereitung hatte es zuvor u.a. ein Arbeitsblatt als Hausaufgabe gegeben, das im Unterricht besprochen und durch eine schriftl. Lösung ergänzt wurde:
Übungen zur Vorbereitung k4ph11(ef)g1-17-vorb.pdf (89 kByte)
Wieder gibt's die Lösungen als Bilder von 41 bzw. 49 kByte:
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3. Grundkurs-Klausur der EF
Das Thema der 3. Arbeit waren Kräfte (inkl. Zusammenwirken von Kräften bzw. Kräftezerlegung), Arbeit bzw. Energie und ein bisschen Leistung und Impuls.
Die Aufgabenstellung folgt als pdf-Dokument (zum Ansehen nachfolgenden Link mit linker Maustaste anklicken; zum Herunterladen auf den eigenen Computer mit der rechten Maustaste auf den Verweis klicken und „Ziel speichern unter.." wählen):
Aufgabenblatt k3ph11(ef)g1-17a.pdf (169 kByte)
Die handschriftlichen Lösungen sind als Bilder eingefügt. Mit Rechtsklick in ein Bild und „Bild speichern unter.." können Sie die Lösungs-(Doppel-)Seiten auf die eigene Festplatte kopieren, dort mit einem Grafikprogramm vergrößert und bequem lesen oder ausdrucken und in aller Ruhe offline damit arbeiten...
Lösungen (4 Seiten auf 2 Blättern, pro Blatt 74 bzw. 72 kByte)
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Schriftliche Übungen in der EF
Ein angekündigter kleiner "Test" zwischendurch hat zur ernsthaften Vorbereitung auf die 3. Klausur gemahnt.
Aufgabenblatt t2ph11(ef)g1-17a.pdf (52 kByte)
Das handschriftlich ausgefüllte Test-Blatt folgt als Bild.. Mit Rechtsklick in das Bild und „Bild speichern unter.." können Sie die Seite auf die eigene Festplatte kopieren, dort mit einem Grafikprogramm vergrößert und bequem lesen oder ausdrucken und in aller Ruhe offline damit arbeiten - am besten aber erst, nachdem Sie selbst Ihre Lösung notiert haben!
Lösung (1 Seite, 37 kByte)
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Die Berechnung von Arbeiten bzw. Energien sowie von Leistungen war natürlich zuvor im Unterricht behandelt, in Hausaufgaben und u.a. mit folgendem Übungsblatt geübt worden, zu dem hier ausnahmsweise keine vollständige Lösung veröffentlicht wird (Teillösung [44 kB] hier):
physikArbeit W ph11(ef)g1-17.pdf (41 kByte)
Vor den speziellen Arbeitsformen Hubarbeit (Lageenergie), Beschleunigungsarbeit (Lageenergie), Spannarbeit (Spannenergie) und Reibungsarbeit (Wärme) waren natürlich die entsprechenden Kräfte - nämlich Gewichtskraft, Beschleunigungskraft, Spannkraft [bei der Schraubenfeder, für die das Hooke-Gesetz gilt] und Reibungskraft - gemessen, formelmäßig erfasst und mit Beispielen besprochen bzw. berechnet worden. Die (vektorielle) Addition von Kräften sowie die Kräftezerlegung waren experimentell eingeführt und zeichnerisch durchgeführt worden. In der folgenden pdf-Datei sind zwei Arbeitsblätter und eine Lösung zu finden:
ph_kraefteaddzerl.pdf (617 kByte)
Außerdem wird hier noch das Aufgabenblatt eines früheren Tests gezeigt:
Aufgabenblatt t1ph11(ef)g1-17a.pdf (50 kByte)
Das handschriftlich ausgefüllte Test-Blatt folgt als Bild.. Mit Rechtsklick in das Bild und „Bild speichern unter.." können Sie die Seite auf die eigene Festplatte kopieren, dort mit einem Grafikprogramm vergrößert und bequem lesen oder ausdrucken und in aller Ruhe offline damit arbeiten - am besten aber erst, nachdem Sie selbst Ihre Lösung notiert haben!
Lösung (1 Seite, 204 kByte)
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2. Grundkurs-Klausur der EF
Auch in der 2. Klassenarbeit geht es noch um Anfängerstoff aus der Mechanik - inzwischen wurde die Bewegungslehre aber schon etwas ausführlicher besprochen und an vielen Beispielen geübt und entsprechend hier auch abgefragt. (Die vorher geschriebene 1. Klausur folgt mit zugehöriger Vorbereitung hier nach etwas weiter unten auf dieser Seite.)
Die Aufgabenstellung folgt als pdf-Dokument (zum Ansehen nachfolgenden Link mit linker Maustaste anklicken; zum Herunterladen auf den eigenen Rechner nach Rechtsklick „Ziel speichern unter.." wählen):
Aufgabenblatt k2ph11(ef)g1-16.pdf (59 kByte)
Die handschriftlichen Lösungen sind als Bilder eingefügt. Mit Rechtsklick in ein Bild und „Bild speichern unter.." können Sie die Lösungs-(Doppel-)Seiten auf die eigene Festplatte kopieren, dort mit einem Grafikprogramm vergrößert und bequem lesen oder ausdrucken und in aller Ruhe offline damit arbeiten...
Lösungen (3 Seiten auf 2 Blättern, pro Blatt 82 bzw. 43 kByte)
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1. Grundkurs-Klausur der EF
Wie unten schon bei der Vorbereitung auf diese Klassenarbeit beschrieben, geht es hier um den Anfängerstoff - die Bewegungslehre, zunächst sogar nur um gleichförmige Bewegungen ("glf. Bew").
Die Aufgabenstellung folgt als pdf-Dokument (zum Ansehen nachfolgenden Link mit linker Maustaste anklicken; zu Herunterladen auf den eigenen Rechner nach Klick mit der rechten Maustaste „Ziel speichern unter.." wählen):
Aufgabenblatt k1ph11(ef)g1-16.pdf (137 kByte)
Die handschriftlichen Lösungen sind als Bilder eingefügt. Mit Rechtsklick in ein Bild und „Bild speichern unter.." können Sie die Lösungs-Doppelseiten auf die eigene Festplatte kopieren, dort mit einem Grafikprogramm vergrößert und bequem lesen oder ausdrucken und in aller Ruhe offline damit arbeiten...
Lösungen (4 Seiten auf 2 Blättern, pro Blatt 57 bzw. 50 kByte)
g1-16-lsg12.gif)
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Vorbereitung auf die erste Oberstufen-Phyikklausur
Stoff zu Beginn des Physik-Grundkurses in der Einführungsphase sind grundsätzliches physikalisches Arbeiten sowie die Bewegungslehre (Kinematik) als Teilgebiet der Mechanik. Bisher wurde allerdings nur die gleichförmige Bewegung im Unterricht ausreichend besprochen; der Freie Fall und die gleichmäßig beschleunigte Bewegung tauchen in meiner ersten Klausur (s.o.) direkt nach den Herbstferien 2016 noch nicht auf.
Die Aufgabenblätter mit Vorbereitungsaufgaben gibt's als Bilder (mit Rechtsklick in jede Seite den Inhalt auf den eigenen Rechner herunter laden / speichern und dort in Ruhe vergrößert betrachten) (je ca. 70 kByte Größe):
-16-vorb1.gif)
-16-vorb2.gif)
Und erst nachdem Sie sich selbst ernsthaft um die Lösung bemüht und Ihre Bearbeitung aufgeschrieben haben, sollten Sie meine Lösung öffnen oder ebenfalls speichern:
k1ph11(ef)-16-vorb_mit_lsg.pdf (1,5 MB)
Physik des Straßenverkehrs
Im Physik-Grundkurs der Jahrgangsstufe 11 bzw. der Einführungsphase EF hatte ich die Mechanik des Straßenverkehrs thematisiert - durchaus mit Hintergedanken, denn physikalisches Verständnis soll zu einem vernünftigen Verhalten im Straßenverkehr erziehen: immer mit ausreichendem Abstand, immer angeschnallt und mit immer angemessener, geringer Geschwindigkeit fahren! Hoffentlich hilft's, wobei möglicherweise zur Theorie auch die entsprechende Erfahrung hinzu kommen muss. Als ich jedenfalls vor einiger Zeit an einem „Schleuderkurs", d.h. an einem ADAC-Sicherheitstraining teilgenommen hatte, waren etwa die Hälfte der 8 bis 10 Teilnehmerinnen und Teilnehmer schon etwas älter, die andere Hälfte um die 20 Jahre alt. Die Jungen belächelten zunächst die Älteren und erwarteten, durch fahrerisches Können und schnellere Reaktion uns davon zu fahren und viel besser abzuschneiden. Im Laufe des Trainings mussten sie dann einsehen, dass auch Können nicht gegen die Physik hilft und die Naturgesetze unabhängig vom Alter des Fahrers gelten. Jedenfalls wurden sie zunehmend kleinlauter und verloren die anfängliche Selbstüberschätzung. Wenn die Einsicht dann mit nach Hause bzw. in den Alltag genommen wurde, ist das Ziel ja erreicht. Aber hier das Arbeitsblatt aus dem Unterricht
PhysikStrassenverkehr.pdf (23 kByte)
mit den Lösungen (als Bilder von 61 und 67 kByte Größe):
2. Grundkurs-Klausur 13 (jetzt Q2)
Wie schon unten bei der 1. Klausur angemerkt, waren vor den Lichtwellen allgemeine Schwingungen und Wellen behandelt worden. Jetzt geht es im Wesentlichen um die Interferenz.
Die Aufgabenstellung folgt als pdf-Dokument (zum Ansehen nachfolgenden Link mit linker Maustaste anklicken; zu Herunterladen auf den eigenen Rechner nach Klick mit der rechten Maustaste „Ziel speichern unter.." wählen):
Aufgabenblatt k2ph13g-08.pdf (145 kByte)
Die handschriftlichen Lösungen sind als Bilder eingefügt. Mit Rechtsklick in ein Bild und „Bild speichern unter.." können Sie die Lösungs-Doppelseiten auf die eigene Festplatte kopieren, dort mit einem Grafikprogramm vergrößert und bequem lesen oder ausdrucken und in aller Ruhe offline damit arbeiten...
Lösungen (5 Seiten, pro Blatt zwischen 26 und 51 kByte)
1. Grundkurs-Klausur 13 (Q2)
Weil in der Stufe 11 die Schwingungen und Wellen nicht in der nötigen Tiefe besprochen worden waren, finden sich in dieser Klassenarbeit auch grundlegendere Aufgaben zum Thema. Insgesamt ist die Arbeit aber etwas lang geworden - etwa 75 % des Umfangs hätten für 3*45 min auch gereicht. Und selbst wenn es nicht ausdrücklich auf dem Blatt steht, durfte neben dem normalen, nichtgrafikfähigen Taschenrechner natürlich auch die Formelsammlung aus dem Unterricht benutzt werden. Die Bilder zu den Aufgaben 1 und 5 habe ich übrigens mit MatheAss erzeugt.
Die Aufgabenstellung folgt als pdf-Dokument (zum Ansehen nachfolgenden Link mit linker Maustaste anklicken; zu Herunterladen auf den eigenen Rechner nach Klick mit der rechten Maustaste „Ziel speichern unter.." wählen):
Aufgabenblatt k1ph13g-08a.pdf (114 kByte)
Die handschriftlichen Lösungen sind als Bilder eingefügt. Mit Rechtsklick in ein Bild und „Bild speichern unter.." können Sie die Lösungs-Doppelseiten auf die eigene Festplatte kopieren, dort mit einem Grafikprogramm vergrößert und bequem lesen oder ausdrucken und in aller Ruhe offline damit arbeiten...
Lösungen (87 bzw. 75 kByte)
4. Grundkurs-Klausur 12 (Q1)
Aus meinem früheren Unterricht im Physik-Grundkurs der Jahrgangsstufe 12 hier die vierte Klausur über Magnetfelder, Lorentzkraft, Fadenstrahlrohr, Wienfilter und Induktion. Bei dieser Klausur wurden keine Versuche vorgeführt, sondern nur das Aufgabenblatt vorgelegt, das hier als pdf-Dokument vorgestellt wird: Zum Ansehen Link mit linker Maustaste anklicken; zu Herunterladen auf den eigenen Rechner nach Klick mit der rechten Maustaste „Ziel speichern unter.." wählen):
Aufgabenblatt k4ph12g_08a.pdf (40 kByte)
Die handschriftlichen Lösungen sind als Bilder eingefügt. Mit Rechtsklick in ein Bild und „Bild speichern unter.." können Sie die drei Lösungsseiten einzeln auf die eigene Festplatte kopieren, dort mit einem Grafikprogramm vergrößert und bequem lesen oder ausdrucken und in aller Ruhe offline damit arbeiten...
Lösungen (zwischen 34 und 49 kB pro Bild)
(Anm.: Weil in der dritten Klausur zwei Diagramme aus einem Buch verwendet wurden, unterbleibt eine Veröffentlichung)
2. Grundkurs-Klausur 12 (Q1)
Aus meinem schon etwas zurückliegenden Unterricht im Physik-Grundkurs der Jahrgangsstufe 12 hier die zweite Klausur. Zwischen dieser und der vorangegangenen, ersten Klausur (s.u.) gab es nur 3 Doppelstunden Unterricht! Zu Beginn der Arbeitszeit wurde der Versuch für die letzte Aufgabe vorgeführt und die Messwerte an der Tafel notiert. Die Versuchsgeräte blieben die ganze Zeit sichtbar im Raum.
Hier die Aufgabenstellung als pdf-Dokument (zum Ansehen nachfolgenden Link mit linker Maustaste anklicken; zu Herunterladen auf den eigenen Rechner nach Klick mit der rechten Maustaste „Ziel speichern unter.." wählen):
Aufgabenblatt k2ph12g1-07b.pdf (31 kByte)
Die handschriftlichen Lösungen sind als Bilder eingefügt. Mit Rechtsklick in ein Bild und „Bild speichern unter.." können Sie die Lösungs-Doppelseite auf die eigene Festplatte kopieren, dort mit einem Grafikprogramm vergrößert und bequem lesen oder ausdrucken und in aller Ruhe offline damit arbeiten...
Lösungen (68 bzw. 27 kByte)
1. Grundkurs-Klausur 12 (Q1)
Aus meinem alten Unterricht im Physik-Grundkurs der Jahrgangsstufe 12 hier die erste Klausur, Vorgängerin der vorstehend gezeigten. Vor der Klausur gab es nur wenige Stunden Unterricht im neu übernommenen Kurs - nämlich Elektrostatik zur Einführung des Feldbegriffs, sodass die Aufgaben entsprechend gestellt werden mussten. Zu Beginn wurden drei Versuche je zweimal vorgeführt; anschließend hatten die Schülerinnen und Schüler zwei Schulstunden Bearbeitungszeit, die allerdings auch gebraucht wurden. Die Versuchsgeräte blieben die ganze Zeit sichtbar im Raum.
Hier die Aufgabenstellung als pdf-Dokument (zum Ansehen nachfolgenden Link mit linker Maustaste anklicken; zu Herunterladen auf den eigenen Rechner nach Klick mit der rechten Maustaste „Ziel speichern unter.." wählen):
Aufgabenblatt k1ph12g1-07.pdf (29 kByte)
Die handschriftlichen Lösungen sind als Bilder eingefügt. Mit Rechtsklick in ein Bild und „Bild speichern unter.." können Sie die Lösungs-Doppelseite auf die eigene Festplatte kopieren, dort mit einem Grafikprogramm vergrößert und bequem lesen oder ausdrucken und in aller Ruhe offline damit arbeiten...
Lösungen (je Doppelseite ca. 60..67 kByte)
Test 8
Schon einige Jahre alt, aber keineswegs veraltet (und immer
noch hier, damit die SI nicht ganz vernachlässigt wird):
Test der Klasse 8 zum Einstieg in die Elektrizitätslehre:
Stromwirkungen, insbesondere die beiden Rechte-Hand-Regeln
für die Magnetwirkung (um einen geraden stromdurchflossenen
Draht bzw. um eine stromdurchflossene Spule) sowie die Funktion
von Strommessgeräten unter Ausnutzung der Strom-Wirkungen
standen auf dem Programm. Die oberen beiden Bilder zeigen die
Aufgabenblätter (für die gleichwertigen Gruppen A und
B), darunter finden sich die Lösungen - verkleinert und auf
dem Kopf, um das vorzeitige Schielen nach der Lösung etwas
zu erschweren. Denn: Selber denken macht bekanntlich schlau!
Mit Rechtsklick in jedes Bild und „Bild speichern unter.."
können Sie die Aufgaben und Lösungen auf die eigene
Festplatte kopieren, dort mit einem Grafikprogramm
vergrößert und bequem lesen oder ausdrucken und in
aller Ruhe offline damit arbeiten...
Aufgaben
A:
B:
und hier nochmal die Aufgaben, jetzt mit Lösungen (Das dritte, mit „+" bezeichnete Blatt gehört als Rückseite zu beiden Gruppen. Hier sind alle vier im Unterricht behandelten Strommessgeräte gezeichnet. Im Test musste jeweils ein Gerät skizziert und beschrieben werden):
A:
B:
+
Test 6
Zur Akustik, dem letzten Gebiet, das in der sechsten Klasse bearbeitet wurde, gibt's einen Test im pdf-Format. Erst hatte ich befürchtet, der Test wäre zu umfangreich und hatte die Aufgaben 3 und 6b zu Zusatzaufgaben erklärt. Zumindest Aufgabe 3 wurde trotzdem von fast allen Schülerinnen und Schülern in der Viertelstunde bearbeitet!
Test der Klasse 6 zur Akustik im pdf-Format (7 kB)
Verweise
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| MUNDO.Schule |
Eine neue, offene, staatlich geförderte Bildungsmediathek der Länder mit anschaulichen Materialien zu mehreren Fächern, u.a, Physik (1171), Mathematik (1042) oder Informatik (82 - jeweils Stand Okt. 2020) |
| ZUM-Physik | Physik-Materialien und Verweise der Zentrale für Unterrichtsmaterialen |
| DWU-Materialien | Unterrichtsmaterialien für Mathematik (434 Seiten) und Physik (316 Seiten) von Dieter Welz auf dem ZUM-Server |
| Lehrer-Online | Fachportal Physik |
| Deutscher Bildungsserver | Weiterblättern zur Physikseite oder Nutzen der Suchmöglichkeiten (Weitere Bildungsserver bei den Verweisen auf meiner Seite „& mehr") |
| Physik Applets | Die Java-Applets von Walter Fendt zur Physik waren legendär und in vielen Sprachen erhältlich. Die fehlende Einbindung in neue Browser ist mehr als ärgerlich. Mehr auf der Webseite! |
| jakobvogel.net | Hier zeigt Jakob Vogel einige gelungene Java-Applets zur (SII-) Physik. Schade, dass in letzter Zeit nichts Neues dazu gekommen ist! (meist Java-JRE ab Version 1.5 erforderlich!) |
| LeifiPhysik | Umfangreiche, gute Materialsammlung zweier Lehrer für die Klassen 5-13 |
| forPhys | Lehrer Horst Hübel stellt ein gelungenes, in die Tiefe gehendes Webangebot zur Physik vor allem der Oberstufe bereit - inzwischen auch zur Quantenphysik. Zusätzliche Hinweise zur klaren Begriffsbildung richten sich an unterrichtende Lehrerinnen und Lehrer. Daneben gibt's Zusatzmaterial zu seinen Büchern. (Mehr Quantenphysik? s.u.!) |
| Yenka-Programme | Das frühere Crocodile Clips gibt's nicht mehr: Jetzt bietet Yenka die Neuauflage vieler Simulationsprogramme an. Heimlizenzen gibt's kostenlos! Weitere Simulationsprogramme gibt's z.B. auch bei den großen Schulbuchverlagen: siehe Verweise auf meiner Seite „& mehr" |
| physikerboard.de | Hier kann man Fragen zur Physik 'posten' (aufschreiben), die dann von anderen Besuchern der Webseite beantwortet werden. Natürlich kann man auch selbst fremde Fragen beantworten. (Ebenfalls verfügbar: matheboard.de, informatikerboard.de und viele weitere Fächer!) |
| Naturwissenschaften unterrichten | Ursprünglich hat Thomas Seilnacht mit Chemie-Seiten begonnen, bietet aber jetzt auch interessantes Unterrichtsmaterial für Biologie und Physik! |
| Wissenschaft in die Schulen! | WiS! informiert Oberstufenklassen in naturwissenschaftlichen Fächern über aktuelle Projekte, Praktika und wissenschaftliche Publikationen mit darauf abgestimmten didaktischen Materialien |
| Welt der Physik | Umfangreiches und lohnendes Portal der deutschen physikalischen Gesellschaft und des Bundesforschungsministeriums - inkl. Veranstaltungskalender 'Physik vor Ort' und schöner physikalischer Hintergründe vieler Phänomene |
| PTB | Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt wacht über die physikalischen Größen und Einheiten. Neben unterschiedlichen Berichten findet man unter "Presse & Aktuelles" > "Zeitschriften & Magazine"' u.a. die interessanten 'maßstäbe', die in letzter Zeit allerdings nur noch sporadisch erscheinen |
| CoData | Die US-Einheitenbehörde NIST veröffentlicht hier die aktuellen Werte der Naturkonstanten (engl.) |
| Deutsches Museum | Webseiten des sehr empfehlenswerten größten deutschen Technik-Museums; echte Besuche sind in München auf jeden Fall lohnenswert und ratsam. In Bonn gibt's einen kleinen Ableger. |
| Deutsches Technikmuseum Berlin | Dieses Technikmuseum wird noch erweitert, ist aber schon riesig. Längst lohnt ein (bzw. lohnen auch mehrere) Besuch(e) in Berlin. Im „Spektrum"-Teil des Museums kann man überall selbst Hand anlegen und ausprobieren! |
| Universum Science Center Bremen | In Bremen kann man auf über 4000 m2 Ausstellungsfläche live (nicht nur die Natur-) Wissenschaft mit interaktiven Exponaten erleben; auch die Webseite vermittelt (unter „Ausstellung") viel von den rund 250 Lernstationen. |
| phaeno Wolfsburg | Wolfsburg bietet nicht nur die Autostadt, sondern seit Ende 2005 in architektonisch interessantem Neubau mit dem Ausstellungszentrum „phaeno" auch das angeblich größte Science Center Deutschlands! |
| Erfahrungsfeld (Essen) bzw. 4x Phänomania | Auf dem Gelände der Zeche Zollverein in Essen wurde die ursprünglich als Erfahrungsfeld der Sinne eingerichtete Ausstellung 2006 um viele physikalische Experimente zum Ausprobieren und Anfassen erweitert - zwar viel kleiner als z.B. das Berliner Technikmuseum, aber für gut 2 Stunden Besuch ein lohnendes Ausflugsziel. Weitere Phänomania-Technikmuseen in Carolinensiel und Büsum sowie Link zur Phänomenta in Peenemünde, s.u.) |
| Phänomenta (Flensburg, Peenemünde, Bremerhaven, und Lüdenscheid) | Die interaktive Ausstellung Phänomenta lädt an vier Orten Deutschlands zum Besuch, zum Ausprobieren, Mitmachen und Erleben ein. Die Webseite hält außerdem Bastelanleitungen für 52 Experimente für Zuhause oder für den Schulflur bereit (für Projekttage, Schulfeste u.a. in der Unter- und Mittelstufe, siehe Miniphaenomenta)... |
| Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt | Interessante Seiten zum Weltraum und zur Luft- und Raumfahrt. Unter dem am linken Rand genannten Menüpunkt Nachwuchs findet man die Schülerpraktika in den DLR_Schülerlaboren (Schoollabs), schöne Schülerprogramme für verschiedene Altersstufen und Infos für Studenten. |
| HNF Heinz-Nixdorf-Forum Paderborn | Während die interessante und große Hauptausstellung des Museums der Geschichte und der Funktion von Computern gewidmet ist, finden zusätzlich lohnende Sonderausstellungen und Veranstaltungen statt. Wegen Corona wurde ein gelungener Virtueller Rundgang durch die Dauerausstellung ins Netz gestellt. Aber inzwischen sind auch wieder Schüler-Labore und Live- Sonderveranstaltungen möglich (Stand Oktober 2021). |
| Nobel-Preise (engl.) | offizielle Übersicht über alle Nobel-Preise und -Preisträger, nicht nur der Physik (über die Physik-Nobelpreise der vergangenen Jahre berichte ich weiter oben auf dieser Seite!) |
| Alternativer Ig-Nobelpreis (engl.) | Alternativ zum Original gibt es seit 1991 auch einen inzwischen durchaus renommierten Gegen-Nobelpreis für Forschungen, die die Welt nicht braucht - einige preiswürdige Themen habe ich oben auf dieser Seite vorgestellt - hier die offizielle Seite des Preisgremiums. In der Navigationsleiste am linken Rand geht's zu "The Ig Nobel Prizes". |