Physik AG Fallturm Projekt Ein Vortrag von Willi Amberg und Julian Fischer Klasse 8a

Thema des Jahres Es gab viele Ideen und Fragen wichtig war, dass wir als Schüler über das Thema entschieden haben. Auf rätselhafte Weise entschieden wir uns für Schwerkraft/Schwerelosigkeit.

„Wir spüren die Schwerkraft“ Woran erkennt man Schwerkraft ? Wir fühlen uns schwer, wenn wir den Gegendruck des Fußbodens spüren, auf dem wir stehen. Wir sagen: „Wir spüren die Schwerkraft“ Stellen wir uns vor, wir befinden uns in einem Aufzug und stehen dort auf einer Waage, die unser Gewicht anzeigt. Woran merken wir, dass wir „schwer“ sind ? Wir spüren einfach den Gegendruck des Bodens bzw. der Waage, die sich dabei zusammendrückt und die wirkende Kraft anzeigt.

Wirkung von Schwerkraft Welche Wirkung zeigt Schwerkraft ? Wirkung von Schwerkraft = Beschleunigung 9,81 m/s² bedeutet, dass ein Körper durch die Schwer-kraft in 1 Sekunde 9,81m/s schneller wird. Nun kann ich zwar als Mensch mein Gewicht spüren, aber wie messe ich die Schwerkraft, die ein anderer Körper spürt? Kräfte erkennt man an ihrer Wirkung – so auch die Schwerkraft. Die Wirkung von Schwerkraft ist, dass ein Körper beschleunigt wird, also immer schneller wird, wenn man den Boden unter seinen Füßen wegzieht. Auf dem Bild stehen Zahlen, die verraten wie stark die Wirkung ist. Also nochmals in Zahlen …. so verändert sich die Geschwindigkeit: 0sec: 0 m/s 1sec: 9,81 m/s 2sec: 19,62 m/s 3sec: 29,43 m/s …

Schwerkraft auf anderen Planeten: Merkur 3,70 m/s2 Venus 8,87 m/s2 Erde 9,81 m/s2 Mars 3,76 m/s2 Jupiter 26,0 m/s2 Saturn 11,2 m/s2 Uranus 9,40 m/s2 Neptun 11,00 m/s2 Pluto 0,49 m/s2 Je nachdem auf welchen Planeten man sich befindet verspürt man unterschiedlich starke Schwerkraft. Jupiter, als der größte Planet wirkt auch am Stärksten. Auf dem Zwergplaneten Pluto würden wir uns federleicht fühlen. Die Zahlen in der Tabelle verraten, wie schon auf der letzten Folie, wie viel schneller ein Körper pro Sekunde wird, wenn der Planet ihn beschleunigt.

Wir fühlen uns im freien Fall „schwerelos“. Was ist Schwerelosigkeit ? Wenn man nun das Seil des Aufzugs durchtrennt, dann fallen der Mensch, die Waage und der Aufzug gemeinsam ins „Bodenlose“, also spürt der frei fallende Körper keinen Gegendruck mehr. Wir fühlen uns im freien Fall „schwerelos“. Siehe Folientext

Experimente in der Schwerelosigkeit Parabelflug oder Fallturm (teuer) (billig) Wenn man nun auf der Erde Experimente in der Schwerelosigkeit machen will, weil es ja durchaus interessant sein könnte zu untersuchen, wie sich Phänomene ohne Schwerkraft verändern, dann hat man nur zwei Möglichkeiten, nämlich einen Parabelflug oder einen Fallturm. Beim Parabelflug lässt sich ein Flugzeug einfach fallen und man kann ca. 20 Sekunden lang Experimente machen. Beim Fallturm ist die „Experimentierzeit“ bei kleinen Falltürmen wie unserem maximal 1 Sekunde. Bei größeren Falltürmen, die es auch gibt, bis zu 10 Sekunden.

Wieso Schwerelosigkeit in der ISS ? Berechtigt ist die Frage, warum die Astronauten in der internationalen Raumstation sich auch schwerelos fühlen. Die fallen doch auf den ersten Blick gar nicht. Man kann ganz einfach sagen, dass sie bei ihrer rasanten Kreisbewegung um die Erde herum einerseits die Schwerkraft der Erde spüren, aber gleichzeitig die für eine Kreisbewegung bzw. Kurvenfahrt typische Fliehkraft spüren. Beide Kröfte halten sich die Waage und verrechnen sich zu NULL. Man spricht auch von Mikrogravitation anstelle von Schwerelosigkeit. Schwerkraft der Erde = Fliehkraft von der Erde weg

Unser Fallturm bzw. unsere Fallbox Weil Physik in erster Linie ein „Handwerk“ ist, haben wir beschlos-sen, einen eigenen Fallturm zu bauen bzw. eher eine Fallbox. Hier sehen wir nun „unsere“ Fallbox mit elektromagnetischer Haltevorrichtung. In dieser Box befindet sich eine Funkkamera, die Bilder an einen Receiver sendet, den wir an einen Analog-Digital-Wandler angeschlossen haben, um die Filme auf dem Computer speichern und bearbeiten zu können.

Erstes Experiment innerhalb der Box Unser erstes Experiment, mit dem wir die Funktionstüchtigkeit der Box und des Equipements testen, ist eine einfach Briefwaage, auf der ein Massestück befestigt ist. Im freien Fall sollte nun unsere Kamera Bilder senden, die zeigen, dass die Briefwaage nur 0 Gramm anzeigt und damit Schwerelosigkeit des Massestücks.

Der Bau unserer Fallbox … Für den Bau verwendeten wir: Glaswolle Mini Funkkamera und weitere Technik Eine Plastikbox Bis die Box so, wie wir sie heute vorführen wollen, funktioniert hat, haben wir wirklich viel Arbeit hineingesteckt. Hier einige Utensilien, die wir benötigt haben. Kreppband Analog-Digital-Wandler

Der Bau unserer Fallbox … Eine Briefwaage Gewichte Schrauben Muttern Akkuschrauber

Der Bau unserer Fallbox … Kupferdraht Einen Generator Krokodilklemmen Holz

Unsere Gruppe bei der Arbeit …

Erste Fallversuche im Physiksaal … Und so ist uns dann nach vielen Mühen im Physiksaal – noch bevor die elektromagnetische Halterung gebaut war, das erste Experiment gelungen, mit dem wir die Schwerelosigkeit im freien Fall nachweisen konnten. Man sieht im Bild zunächst die 100g, die die Briefwaage anzeigt, und nun (Click) die 0g, die sie während ca. 0,8 Sekunden beim freien Fall im Physiksaal angezeigt hat. Nun noch ein Filmchen, das wir im Rahmen der Dokumentation auf unserer Homepage abgelegt haben. …. (auf den Link clicken) http://www.ursulinen-gymnasium.de/eip/pages/physik-ag-freefalltower-phase-2.php

Erste Fallversuche aus dem 1. Stock … Dann haben wir die Fallzeit von 0,8 Sekunden etwas erhöht und die Box aus dem 1.Stock geworfen.

Und ab heute aus dem 2.Stock … Schließlich haben wir an der Feuerleiter die elektromagnetische Halterung befestigt und können Euch heute hier unser Experiment auch live vorführen.

Viel Spaß nun bei unserem Experiment live an der Feuerleiter Danke für Eure Aufmerksamkeit Viel Spaß nun bei unserem Experiment live an der Feuerleiter DANKE an den Förderverein des Ursulinen-Gymnasiums, der unser Projekt mit 160.- Euro finanziell ermöglicht hat. Auf der Homepage unserer Schule findet Ihr eine ausführliche Dokumentation unseres Projekts.

Quellenangaben: [1]http://www.ursulinen-gymnasium.de/eip/pages/491_physik_ag.php [2]http://www.dlr.de/schoollab/Portaldata/24/Resources/dokumente/kp/Experiment beschreibung_Fallturm.pdf [3]http://www.dlr.de/schoollab/Portaldata/24/Resources/dokumente/kp/Experiment beschreibung_Fallturm.pdf [4]http://www2.heraklith.at/heraklith/at/news/img/Thermolan-Classic-040.j [5] http://www.topsicherheit.de/media/images/mini-funkkamera_gr.jpg [6] http://imageshack.us/photo/my-images/8/437160411.gif/ [7] http://ecx.images-amazon.com/images/I/21yur8ctu-L._SL500_.jpg [8] http://www.montessori-shop.de/bilder/b__1237283876.jpg [9] http://www.modellbau-lenz.at/onlineshop/images/schrauben.jpg [10]http://www.rec-electronic.de/shop/images/medium/kupferdraht02.j [11]http://img.alibaba.com/photo/457479717/0_45_0_7KW_Small_Generator_AD 650_950DC_D.summ.jpg

Quellenangaben:- [12]https://shop.strato.de/WebRoot/Store2/Shops/61084243/4B8A/9CD2/8A56/ 47E0/EC4E/C0A8/2936/27AB/226.jpg [13]http://www.modellbau-lenz.at/onlineshop/images/Muttern-Bild.jpg [14]http://www.br-mannesmann.de/Produkte/Hauptlinie/Akkuschrauber/17204- akkuschrauber.jpg [15]http://src.discounto.de/pics/product/634/15969_Maler-Kreppband_xxl.JPG [16] http://www.aktiv- spiel.de/images/product_images/thumbnail_images/161_0.jpg [17]http://www.webteile24.de/bilder/07-doku/bremen-seite/fallturm_400x400.jpg [18] http://justpic.info/images/f521/schwerkraft.png