Das Fe­der-Schwe­re-Pen­del

Die Schüler/-innen lernen die Funktionsweise eines Feder-Schwere-Pendels kennen. Sie verstehen die Schwingungsbewegung als das Resultat des Zusammenspiels der konstanten Gewichtskraft des Pendelkörpers und der Federkraft, die sich nach dem hookeschen Gesetz permanent mit der momentanen Auslenkung verändert. Grundlegende Begriffe der Schwingungslehre wie mechanische Schwingung, volle Schwingung, Schwingungsdauer (Periode) und Amplitude haben die Schüler/-innen im Kontext des Feder-Schwere-Pendels kennengelernt. Zudem können sie die Unabhängigkeit der Schwingungsdauer von der Amplitude experimentell nachweisen.

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    40:37 min
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    3 Aufgabenblöcke
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    4 Arbeitsblätter
1. Aktivierung von Vorwissen
‌Video - 03:24 min
Wirkende Kräfte an einer Schwingfigur: Gewichtskraft und Federkraft
Richtung der Kräfte und resultierende Kraft
Beschleunigung der Schwingfigur wirkt abwechselnd positiv und negativ
2. Einführung
‌Video - 03:57 min
Untersuchung der Abhängigkeit der Schwingungsdauer von der Amplitude am Beispiel der Schwingfigur
Erläuterung der Begriffe: Mechanische Schwingung, volle Schwingung, Schwingungsdauer (Periode) und Amplitude
3. Verständnis­sicherung
‌Aufgaben - 05:00 min
Aufgaben rund um mechanische Schwingungen
4. Erarbeitung
‌Video - 05:37 min
Demonstration der Unabhängigkeit der Schwingungsdauer von der Amplitude beim Feder-Schwere-Pendel
Messung des Zeit-Weg-Diagramms mit Hilfe eines Ultraschallsensors
Ablesen der Schwingungsdauer und Amplitude am Zeit-Weg-Diagramm
Unterscheidung und Parallelen zwischen dem Feder-Schwere-Pendel und dem Federpendel (Federschwinger)
5. Üben und Anwenden
‌Aufgaben - 05:00 min
Aufgaben rund um die Schwingungsdauer eines Feder-Schwere-Pendels
6. Vertiefung
‌Video - 05:34 min
Demonstration der Abhängigkeit der Schwingungsdauer von der Masse des Pendelkörpers beim Feder-Schwere-Pendel
Messung des Zeit-Weg-Diagramms mit Hilfe eines Ultraschallsensors für verschiedene Massen
Herleitung der Beschleunigung des Pendelkörpers
Beschleunigung als dominierender Faktor der Schwingungsdauer
Erhöhung der Federhärte zur Verkürzung der Schwingungsdauer
7. Ergebnis­sicherung
‌Video - 04:03 min
Mechanische Schwingung, volle Schwingung, Schwingungsdauer (Periode) und Amplitude
Unabhängigkeit der Schwingungsdauer von der Amplitude
Abhängigkeit der Schwingungsdauer von der Masse des Pendelkörpers und der Federhärte
Beschleunigung des Pendelkörpers als dominierender Faktor der Schwingungsdauer
8. Abschlusstest
‌Abschlusstest - 08:00 min
Das Feder-Schwere-Pendel – Abschlusstest

Schülermaterial (2)

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    Abschlusstest (PDF)
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    Arbeitsblatt (PDF)

Lehrermaterial mit Lösungen (2)

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    Abschlusstest (PDF)
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    Arbeitsblatt (PDF)

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