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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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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Schaltungen dokumentieren mit Fritzing

Zum Dokumentieren von Experimenten aus dem Elektronikbereich eignet sich die freie Software Fritzing. Eine Steckplatine und eine Fülle von Bauteilen ermöglichen es die Schaltungen so zu dokumentieren, wie man sie im Rahmen der Vorwissenschaftlichen Arbeit im Labor aufgebaut hat. Die Benutzeroberfläche der Software ist auf deutsch, obwohl die Homepage englisch ist.

Fritzing – Homepage (engl.) >>
Fritzing (Wikipedia, engl.) >>
Fritzing-Videos auf Youtube >> 

SpeedCrunch Taschenrechner mit Mathebuch

SpeedCrunch ist ein Taschenrechner für Windows (und andere Betriebssysteme), der über einen Verlauf verfügt und mit Zusatzfunktionen wie einem Verzeichnis mit wichtigen Konstanten (aus den Bereichen Mathematik, Physik, Chemie, Technik, …) und über 50 Funktionen. Eine besondere Funktion ist eine integrierte Formelsammlung (“Mathebuch”), die man mit HTML-Kenntnissen erweitern kann. Bei wiederkehrenden Berechnungen im Rahmen einer vorwissenschaftlichen Arbeit kann das hilfreich sein.
Vom SpeedCrunch Taschenrechner gibt es auch eine portable Version, die ohne Installation funktioniert (z.B. direkt vom USB-Stick).

SpeedCrunch Homepage >>
SpeedCrunch Download >>

Formelsammlung – eine Quelle für Formeln, Tabellen und Lösungen

Die Formel-Sammlung – Webseite bietet eine umfangreiche Sammlung von Formeln zum Thema Astronomie, Biologie, Chemie, Informatik, Mathematik und Physik.

Formel-Sammlung.de >> 

MatheGrafix – Funktionsplotter und Zeichenprogramm für Geometrie

Logo MatheGrafix
Logo MatheGrafix

Das Programm MatheGrafix ist ein Funktionsplotter und Zeichenprogramm für Geometrie. Mit Hilfe von MatheGrafix können die Graphen und Grafiken für die vorwissenschaftliche Arbeit erstellt,  in hoher Qualität exportiert und in die Arbeit eingebunden werden.

MatheGrafix wird mit verschiedenen Beispielen aus der Mathematik und Physik geliefert. Neben der kostenlosen Version gibt es auch eine PRO-Version (kostenpflichtig) mit einem größeren Funktionsumfang.

Auf der Downloadseite der Software steht eine Installationsversion mit Setup und eine Portable Version (z.B. zum direkten Starten vom USB-Stick) zur Verfügung.

MatheGrafix – Homepage >>
MatheGrafix – Downloadseite (Setup, Portable) >>
MatheGrafix – Hilfe (Online, PDF, Wiki, Video) >>
Wiki (ZUM.de) >>

Schaltpläne mit TinyCAD zeichnen

TinyCAD ist ein kostenloses Programm zum Zeichnen von Schaltplänen. Die Programmoberfläche ist englisch, die Software steht unter der GNU-LGPL – Lizenz. Im Programm sind umfangreiche Symbolbibliotheken enthalten. Das Zeichnen von Schaltplänen funktioniert sehr einfach und intuitiv. TinyCAD kann für vorwissenschaftliche Arbeiten aus Physik und technischen Fächern (HTL)  verwendet werden. Mit im Download ist eine 74 seitige Bedienungsanleitung in englischer Sprache.

TinyCAD (sourceforge) >>  
TinyCAD – Anleitungsvideos (Youtube) >>  

“Schaltpläne mit TinyCAD zeichnen” weiterlesen

Formelsammlung

Einen schnellen Zugriff auf Formeln aus den Bereichen Mathematik, Physik, Astronomie, Chemie, Biologie und Informatik bietet die Formelsammlung des Duden-Paetec-Schulbuchverlags, die online zur Verfügung steht. Für User, welche auch MathCad oder den MathCad-Explorer installiert haben, stehen interaktive Beispiele zur Verfügung.

Formelsammlung >>