Ein physikalischer Orgasmus.

Manchmal ist Physik einfach schön. Im neuen Star Trek Film zum Beispiel ist die Einhaltung wahnsinnig vieler physikalischer Gesetze zu beobachten. Großartig! Eigentlich sollte ich mit meinem Physikkurs da rein. Aufgabenstellung: “Notiere, an welchen Stellen werden die Gesetze der Physik gebrochen?” Schöner aber die Sequenzen, in denen alles in Ordnung ist. Eine absolute Augenweide und die zahlreichen Insider sind sowieso großartig (allein die Erwähnung von “Sektion 31”… hach!)

Falls noch jemand reingeht: Kann es sein, dass im ersten Drittel des Films (im Appartement von Kirk?) eine Kleinsche Flasche auf einem Tisch im Vordergrund zu sehen ist? Wäre ein Oberbrüller für Physiker. Sicher bin ich mir aber nicht.

Nachdem ich heute dann über zwei weitere lustige Scherze im Fernsehen gestolpert bin, möchte ich euch unbedingt teilhaben lassen.

Zunächst eine Szene aus Big Bang Theory: Ungefähr so geht es uns Physikern manchmal:

Sheldon erklärt Schrödingers Katze.

 

Außerdem überaus lustig: Nachdem die Kleinsche Flasche schon in Futurama auftrat, hat nun der im Video gerade erwähnte Erwin Schrödingers höchstselbst seinen Auftritt bekommen:

 

Futurama und Schrödinger from hugo balder on Vimeo.

 

Physik. Das muss man einfach lustig finden ;-)

Kindheitstrauma

Klasse 11, Physik.
Ein Schüler kommt niedergeschlagen auf mich zu. “Herr Klinge, Sie haben meine Kindheit zerstört!”

Irritiert hebe ich eine Augenbraue.

“Ich war in Stirb Langsam 5 im Kino… Aber das war nicht mehr dasselbe.” Er seufzt schwer.

Ich grinse innerlich. Großartig. Einfach großartig!

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Schule im Schaubild.

Physik fürs Leben

2013-03-22 12.21.22Zwischen den Jahren rief mich meine Frau auf dem Handy an. Sie wäre irgendwo in der Wallachai über einen Nagel gefahren und stünde jetzt mit einem Platten auf einem Parkplatz. Ich solle mir bitte etwas einfallen lassen.

Von solchen Situationen ist man bin ich im ersten Moment überfordert. Ja, was macht man denn nun? Den ADAC rufen? Die Polizei? Meine Schwiegermutter?
Letzten Endes habe ich einen Sommerreifen eingepackt und mich auf den Weg gemacht. Auf dem Parkplatz den Reifen gewechselt und dann in die Werkstatt gefahren. Eigentlich gar nicht so schwer.

Aber wie alles im Leben, muss man es mal gemacht haben, um darüber Bescheid zu wissen. Also

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Ingenieure, Gummis und John Gough

Kaffeetrinken mit den Bauingenieuren. Ich lausche den interessanten Gesprächen über Brückenbau, Erdbebentarnkappen, der Statik des Schiefen Turms von Pisa und den Lästereien über die Architekten. Einer der Jungs plant einen Brückenbau und schaut sich äußerst intensiv seine Zeichnung an, als ein anderer plötzlich brüllt:

“Da müssen Dehnungsfugen rein, du Idiot!”

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Ouzo auf dem Weisshorn

Der irische Physiker und Bergpionier John Tyndall unternahm im August 1861 eine wagemutige Reise. Nachdem er einige male davon gesprochen hatte das Weisshorn in den Walliser Alpen mit seinen 4505 m zu besteiegen, war es nun endlich soweit. Mit den beiden Bergführern Johann Benet und Ulrich Wenger von Randa machte er sich auf den Weg. Auf halber Strecke hielt Benet es für eine gute Idee eine kleine Pause einzulegen um einen Ouzo zu trinken. Natürlich war allen bewusst, dass der Alkohol die körperlichen Strapazen nicht leichter machen würde. Also schlug Tyndall vor, den Ouzo mit ein wenig Wasser zu verdünnen. Im Moment des Zusammentreffens von Ouzo und Wasser passierte etwas Unerwartetes. Der Ouzo trübte sich weiß. Tyndall war fasziniert von dem was er sah und nahm sich vor, nach der Besteigung dem Phänomen auf den Grund zu gehen. Am 19. August 1861 schrieben die drei Geschichte und bestiegen das Weisshorn als erste.

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Jahresprojekte (2)

Ich erwähnte zu Beginn des Jahres, dass einige aufregende Projekte anstünden. Nun, nach einigen Wochen, möchte ich Rechenschaft ablegen berichten, wie es so läuft.

NW-Workbook

Zusammen mit einer großartigen Kollegin arbeite ich seit Dezember an einem Workbook für das Fach NW, welches bei uns in der Klasse 5 und 6 unterrichtet wird. Die Arbeit daran kommt sehr gut voran – ich freue mich schon sehr auf die Einheit. Nebenher erstelle ich ein zweites Heft für mein aktuelles Thema (“Die Sonne”).

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Das ganze muss aus Kostengründen so “grau” aussehen, weil jeder Schüler ein komplettes Heft erhält.

 

Physik 12.1

Nicht viel weiter bin ich mit meinen Planungen für das nächste Physikjahr.
Ich hatte erwogen, eine Lerntheke zu machen, die sich spielerisch in immer höheren Niveaus mit der E-Lehre auseinandersetzt. Eine Idee sind Karten, in denen die Schüler in die Rolle von Polizisten schlüpfen und Schaltpläne analysieren und z.B. Bomben entschärfen (“Die Spannung soll um 4 Volt abfallen – musst du dafür den blauen oder den roten Draht durchschneiden?”). Herausfordernd dabei der Gedanke, auch Gegenkarten zu entwerfen und als Terroristen Schurken jeweils immer komplexere Bomben Baupläne erstellen zu müssen.

Aber sicher gibt es dann Leute, die sich darüber echauffieren, ich würde sozusagen CounterStrike im Unterricht spielen.

Ich sprach mit den Schülern über die Problematik. Ihnen ist der Ärger völlig egal – sie hätten sehr viel Lust, Räuber und Gendarm zu spielen. Der spielerische Zugang dazu motiviert sie sehr. Meine Kollegen zeigten sich eher skeptisch. Auch sie sehen den positiven, motivierenden Ansatz, befürchten aber eine das nahe Ende meiner Lehrerkarriere. Zumindest haben sie schon angefangen, meinen Platz im Lehrerzimmer neu zu vergeben.

Wenn jemand einen alternativen Vorschlag hat oder eine Meinung dazu abgibt, wäre ich dankbar :-) .

 

Modellbau

Außerdem baue ich ja gerade mit meinem 6er AT-Kurs an einem riesigen Modell unserer Schule. Das ist durchaus herausfordernd, weil unsere Schule aus vielen, unterschiedlichen Gebäuden besteht und außerdem an einem Hang steht, so dass die Vermessung sich als äußerst schwierig erwiesen hat. Aber es geht voran. Am Ende wird das Modell gute 2,40 Meter lang, also ordentlich.

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Nudeln und Eisläufer

“Nils? Auf der Packung steht ich soll die Nudeln in Kochendes Wasser werfen. Ich glaube es kocht. Wie viele Nudeln willst du?”

“Du glaubst das es kocht? Laut Definition muss das Wasser bis zum Übergang in die Gasphase erhitzt werden. Hast du die Druckabhängigkeit und die Erhöhung des Siedepunkts durch gelöste Salze bedacht? Du hast das Wasser doch gesalzen oder nicht? Du weißt doch noch wo das Thermometer liegt, oder nicht?”

“Ja, ja…. Hab ich alles… Blöder Nerd!”

“Was?”

“Nix!”

Viele Mythen der ordinären normalen Menschen ranken sich um das Thema “kochendes Wasser”. Schon die Oma wusste, das sich der Siedepunkt des Wassers durch die Zugabe von Haushaltssalz ändert. Und einige wenige Bergsteiger wagten den Versuch ihr Essen auf 4000 m Höhe zu garen und scheiterten kläglich. Dabei lernt man doch schon in der Schule, dass Wasser bei 100 °C siedet und bei 0 °C gefriert. Doch stimmt das wirklich? Natürlich nicht. (Natürlich stimmt es – aber wir wollen es ja ganz genau wissen!) Spricht man heute im Allgemeinen vom Siedepunkt oder Kochpunkt, so meint man den Punkt an dem eine Flüssigkeit genügend erhitzt wurde um als Dampf mein verwendetes Gefäß zu verlassen. Da dieser Punkt aber keinesfalls nur von der Temperatur abhängig ist, sondern auch vom momentanen Systemdruck ist dieser Punkt nicht fix. Um den Zusammenhang von Druck, Temperatur und Siedepunkt besser abbilden zu können gibt es sogenannte Phasendiagramme.

Phasendiagramm WasserEin Phasendiagramm zeigt die Aggregatzustände einer Substanz und deren Auftreten bei gegebenem Druck und Temperatur, spezielle Punkte (Trippelpunkt, Kritischer Punkt), und die Phasengrenzlinien. Im gezeigten Diagramm erkennt man die drei Phasen des Wassers: Eis, Wasser und Wasserdampf. Entlang der Phasengrenzlinien findet der Übergang einer Phase in eine andere statt. Unter normalen Bedingungen ( 1 bar Druck) sollte Wasser, wie gezeigt bei 100 °C sieden und somit zu Wasserdampf werden. Sinkt der Druck, sinkt die benötigte Siedetemperatur ebenfalls. Infolge dessen kocht Wasser auf dem Mount Everest schon bei ca. 70 °C. Erniedrigt man den Druck noch mehr, kann Wasser sogar bei Raumtemperatur sieden. Diesen Effekt kann man beobachten, wenn man große Apotheken-Spritzen mit etwas Wasser füllt, oben zuhält und dann aufzieht: Das Wasser fängt an zu “blubbern”.
Und was ist mit dem Schmelzen? Na klar. Schaut man sich das Diagramm an erkennt man, das Eis bei erhöhtem Druck schneller schmilzt. Dieser Effekt ermöglicht der Menschheit alle Wintersportarten, die auf Kufen stattfinden. Betritt eine Eisläuferin das Eis schmilzt es aufgrund des Drucks, den die Läuferin durch ihr Körpergewicht auf die Eisfläche ausübt. Sie läuft nicht auf dem Eis, sondern sie gleitet über eine Wasserschicht, die sie unter ihren Kufen selbst erzeugt. Des weiteren gibt es eine Abhängigkeit der Siedetemperatur von den im Wassers gelösten Salzen (Erzähl ich euch ein anderes Mal).

Wasser kocht also nicht immer bei 100 °C, Eisläufer sind in Wirklichkeit Wasserläufer und die Nudeln waren super.

Schülerantworten

Warum ist eine Steckdose mit 220 Volt gefährlich, ein Pferdezaun mit seinen 12.000 Volt aber nicht?

Von dieser Frage ausgehend haben meine Schüler versucht, den elektrischen Strom zu verstehen. Dabei benutze ich im Unterricht das von Martin Kramer entwickelte “Menschenmodell” des elektrischen Stroms. Dabei entsprechen die Elektronen den Schülern (und Lehrern) die auf Stühlen bzw. Tischen stehen und hinab springen, um ihre Energie abzugeben.
Je höher der Tisch, desto höher die Spannung im Stromkreis. Ein Stuhl hat beispielsweise 6 Volt, ein Tisch 12 Volt und so weiter. Springt nicht nur ein Schüler, sondern gleich zwei runter, erhöht sich die Stromstärke. Soviel zu den Grundlagen, die im Unterricht erarbeitet wurden.

Neulich schrieb ich einen Test schriftliche Übung und ein Schüler schrieb folgendes:

Die Spannung im Pferdezaun ist hoch (12000 V), aber warum sterbe ich nicht, wenn ich den Zaun anfasse?
Das liegt daran, weil nicht regelmäßig Menschen von dem Tisch springen. Die Menschen springen mal nach einer Sekunde runter und dann ist wieder Pause.

Aus dem Zusammenhang gerissen eine fantastische Begründung.