Buch: Das verrückte Mathe-Comic-Buch

Buch-Screenshot-Mathe-Comic-BuchDas verrückte Mathe-Comic-Buch von Gert Höfner und Siegfried Süßbier greift in 75 Geschichten von der Zinsrechnung bis zur Extremwertaufgaben verschiedene Themen zur Mathematik und teilweise auch zur angewandten Mathematik (Physik). Zu den einzelnen Geschichten gibt es eine Einleitung zur verwendeten Mathematik und am Ende eine Thematische Einordnung. Schülerinnen und Schüler, die ihr Thema aus dem Bereich der Mathematik wählen möchten, finden viele Anregungen, aus denen sich eine Fragestellung für eine vorwissenschaftliche Arbeit entwickeln lässt.

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So erkläre ich Geografie

So erkläre ich GeografieHans Schmidt bietet in seinem Buch “So erkläre ich Geografie – Modelle und Versuche einfach anschaulich” zahlreiche Versuche und Modellexperimente aus dem Bereich der Geografie, die zum Teil auch für die Physik anwendbar sind.
Als Modellexperiment können sie Basis für ein Thema sein, aus dem eine Forschungsfrage entwickelt wird. Im Buch werden die Themenbereiche Messen und Orientieren im Freien, Wind und Wetter, Klima, Jahreszeiten und Winde, Vorgänge auf der Erde, Darstellung der Erde, Himmelskörper behandelt.

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Datalogger für Lego NXT Roboter

Verwendet man Lego-NXT-Sensoren zum Messen, kann auch ein Smartphone oder Tablet als Datenlogger verwendet werden. Es besteht die Möglichkeit zum NXT-Roboterbaustein mit Bluetooth Kontakt aufzunehmen und die Daten zu übertragen. Dazu gibt es fertige Apps (z.B. NXT Data Log) oder man programmiert sich mit dem App-Inventor seinen eigenen Datenlogger.

Weiterführende Links:
NXT Data Log -APP (google play) >>
Artikel zum Lego-NXT im Blog >
Artikel zum App-Invoentor im Blog >
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Daten erfassen mit dem LEGO NXT-Baustein

Die Lego-Mindstorm NXT Roboter verfügen über verschiedene Sensoren:
– Taster
– Farbsensor (Helligkeit / Farbe)
– Schallsensor
– Ultraschallsensor (Entfernungsmesser)
Diese Sensoren können bei Messungen verwendet werden. Mit der beiliegenden Software lässt sich sehr einfach ein Datenlogger programmieren. Mit den Sensoren lassen sich verschiedenste Messungen durchführen, z.B. Messung von Reaktionszeiten mit dem Taster, Messung von Helligkeitsverläufen, Messung von Entfernungen (z.B. auch Schwingungen von Objekten usw.)

Ideen für eine Forschungsfrage:
▪ Wie schnell sind die Reaktionszeiten von …?
▪ Wie verändert sich die Helligkeit im Klassenraum im Laufe des Tages / Woche / …?
▪ Welche Lärmspitzen treten in der Aula / … während des Zeitraums … auf?
▪  …

Weiterführende Links:
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Seismograph und Radioteleskop bauen und erforschen

Die Zeitschrift “Science in School” bietet immer wieder spannende Artikel, die sich sehr gut als Ausgangsbasis für eine Vorwissenschaftliche Arbeit eignen. Die Zeitschrift ist vollständig online verfügbar und teilweise gibt es die Artikel in mehreren Sprachen.

In der Ausgabe 23 (Sommer 2012) finden sich Bauanleitungen für einen Seismographen und ein Radioteleskop. Diese Bauanleitungen könnten als Basis für das Thema genommen werden und daraus lässt sich eine Forschungsfrage entwickeln.

Beispiele für Forschungsfragen:
– Können in … (Ort) seismische Aktivitäten mit einem selbstgebauten Seismographen detektiert werden?
– Wie  kann mit einer Satellitenschüssel die Sonne gesucht werden?
– Welche Satelliten können mit einem selbstgebauten Radioteleskop lokalisiert werden?
– …

Für die Präsentation ist es empfehlenswert, das gebaute Gerät mitzunehmen und wenn es die Zeit erlaubt auch vorzuführen.

Links:
Science in School (Homepage) >> 

Building a seismograph from scrap (Science in School) >>
Building a seismograph from scrap (PDF) >>
Seismograph (Wikipedia) >>
Seismographen (E. Wielandt, Uni Stuttgart, PDF) >>

Build your own radio telescope (Science in School) >>
Build your own radio telescope (PDF) >>
Radioteleskop (Wikipedia) >>

Welche Sensoren besitzt mein Smartphone?

Für die Verwendung von Apps im Rahmen einer Messung ist es notwendig zu wissen über welche Sensoren das eigene Gerät verfügt. Die Android Sensor Box gibt einen Überblick über die verfügbaren Sensoren (Gyroscope, Helligkeit, Ausrichtung, Abstand, Temperatur, Beschleunigung, Lautstärke, Magnetfeld und Druck). Ist ein Sensor auf dem eigenen Gerät verfügbar kann dieser ausprobiert bzw. auch schon für Messungen verwendet werden. Zusätzlich können die Daten zum Sensor abgerufen werden. Hersteller, Sensortyp und – für die Vorwissenschaftliche Arbeit von größerem Interesse –  der Messbereich und die Auflösung können abgerufen werden.

Android Sensor Box (Google Play) >>
Artikel zum Thema Messen mit Apps >

Physik in Wald und Flur

Das Buch “Physik in Wald und Flur” von Josef Wittmann behandelt physikalische Aspekte in der Natur mit einem Blick über den Tellerrand. So ist es möglich auch fächerübergreifende Aspekte zu Biologie, Chemie und Geographie zu erkennen. Schülerinnen und Schüler mit einem Interesse für die Natur können hier die Basis für ihr VWA Thema finden. Zum einen besteht die Möglichkeit, aus den Ansätzen eine Forschungsfrage zu entwickeln bzw. könnte man auch eine Hypothese anhand der Themen aufstellen, die im Rahmen der Vorwissenschaftlichen Arbeit überprüft wird.

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Inhaltsverzeichnis (PDF) >>

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Messen mit dem Smartphone

In der Vorwissenschaftlichen Arbeit geht es primär darum, wissenschaftliche Methoden anwenden zu können. Das “Vor-” wissenschaftliche meint, dass es möglich ist das Gebiet einzuschränken (räumlich, Umfang der Untersuchung, Stichprobenanzahl usw.) Diese Überlegung kann auf die Physik angewendet bedeuten, dass nicht immer hochwertige (= meist sehr teure) Messgeräte für die Untersuchung verwendet werden müssen. Es könnten Apps, welche die Sensoren eines Smartphones ansprechen, zur Messung verwendet werden.
Mögliche Messungen (die Verfügbarkeit der Sensoren ist geräteabhängig):

  • Schalldruckpegel
  • Helligkeit (Helligkeitssensor oder über die Kamera)
  • Beschleunigung / Vibration (G-Sensor)
  • Radioaktivität (über die Kamera)
  • Magnetfeld
  • Temperatur (Gerätetemperatur)
  • Näherungssensor
  • Kreiselsensor
  • Drucksensor
  • Geschwindigkeit

Andorid Apps zum Thema (die meisten Apps gibt es in einer kostenlosen Variante und auch alternative Apps von anderen Programmierern)

Neben den aufgelisteten Apps gibt es noch zahlreiche Alternativen zu den einzelnen Apps. Weiters gibt es neben Google Play >> auch weitere Downloadseiten wie AndroLib >>, AndroidPIT >> usw.

Aus der Verwendung der verschiedenen Senoren ergeben sich viele Möglichkeiten für ein VWA Thema bzw. auch für die Forschungsfrage. Beispiele wären:

  • Wie verändert sich der Lärmbelastung im Laufe eines Tages in der Klasse?
  • Wie genau sind Mess-Apps im vergleich zu Messgeräten?
  • Wie ist die Lärmbelastung an einer Kreuzung / Strasse / …?
  • Welches Fahrzeug (PKW, Fahrrad, Skateboard, …) hat eine größere Beschleunigung?
  • Welche Beschleunigungskräfte wirken im Rettungsauto auf einen Patienten, der auf der Krankentrage liegt?

Für spezielle Messungen kann auch mit Hilfe des App Inventors eine eigene Anwendung erstellt werden.

Physik und Waffen – ein Schreibtischthema

Bücher wie “Schreibtisch Artillerie” von John Austin und andere bieten Anleitungen für einen “Bürospaß”. Mit Büro- und Haushaltsmaterialien baut man Waffen, Wurfgeräte usw. Da steckt jede Menge Physik dahinter. Aus einem solchen Thema kann eine spannende Forschungsfrage entwickelt werden. Die gebauten Geräte bieten das Potential für Experimente, Messungen und Berechnungen.

Annregungen für eine Forschungsfrage:
– Wie weit stimmen die Messergebnisse bei Katapulten mit den theoretischen Berechnungen überein?
– Wie genau kann auf  die Federkonstante einer Wäscheklammer durch die Auswertung der Messergebnisse zurückgerechnet werden.
– …

Buchtipps:
– John Austin: Schreibtisch Artillerie (amazon*>>)
– Rick Davis: Pause im Papierkorb (amazon*>>)

Internettipps:
Effektive Bleistift Büro Pistole >>
Effektive Mauly Büro Kanone >>
Bürokrieg: Eigenes Mini Kapult bauen >>
Schreibtischkatapult als Bürofalle >>
Stiftpistole (youtube) >>
Kugelschreiberkanone (youtube) >>
Druckluft – Büro Waffe (youtube) >>

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Vorwissenschaftliche Arbeit Physik in Film und Fernsehen

In vielen (Kino-)Filmen bzw. Filmen und Serien im Fernsehen kommen physikalische / naturwissenschaftliche Themen vor. Ein mögliches Thema für eine Vorwissenschaftliche Arbeit könnte sich aus einer Analyse eines oder mehrer Filme / Serien ergeben.
Ausgangspunkt soll das Lieblingsfilmmaterial der Schülerin / des Schülers sein.

Beispiele für eine Forschungsfrage:

  • Wie viele Physik findet man im Film …?
  • Welche physikalischen Fehler findet man in der Serie …?
  • Wie korrekt sind die physikalischen Grundlagen im
    Film …?
  • Wie korrekt sind Sprünge von Fahrzeugen über Hindernisse in den Filmen … und …?

Was könnte noch untersucht / erarbeitet werden?

  • Sprünge
  • Würfe
  • Fallen (von Personen, Gegenständen, …)
  • Radioaktivität (z.B. James Bond Dr. No, …)
  • Elektriztität (Hochspannung, Stromschläge, …)
  • EM-Wellen

  •   

Ideen für mögliche Filme / Serien:

Tipps zum Lesen:
– Lawrence M. Krauss: Die Physik von Startrek  (Amazon >>*)
– Stefan Thiesen: Trek Science (Amazon >>*)
– Tolan M., Stolze J.: Geschüttelt, nicht gerührt: James Bond und die Physik (Amazon >>*)
– Tolan Metin: Titanic: Mit Physik in den Untergang (Amazon >>*)
– Praxis der Naturwissenschaften, Oktober/2007: Physik im Film (Aulis-Verlag >>)
Generic Bad Movie Physics (engl.) >> 
Physik im Kino: Amputierte Actionhelden (stern.de) >>
Hermann Kainbacher: Physikalische Ungereimtheiten im Film: Armageddon (Diplomarbeit, PDF) >>
Martin Straub: Die Physik von Star Trek (Fachbereichsarbeit, PDF) >> 

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