Experiment: Airbag–>Handy–>Gesicht

 

Ich bin ja ein großer Anhänger von “Physik im Alltag”.

Im meinem 10er Kurs haben wir mit viel Freude ausgerechnet, welche Kraft das herabfallende Bügeleisen auf das Gesicht von Einbrecher Marv ausübt, als er in dem Film “Kevin – Allein zu Haus” selbiges abbekommt.
Oder wie viel Kraft in John McClanes Fingern steckt, wenn er einen Fahrstuhlschacht hinab fällt und sich nach einigen Metern Fall nur mit den Fingerspitzen an einem Absatz auffängt.

Vor einigen Wochen ist mir das eindrückliche Video der Polizei von Dallas begegnet (die meisten Leser fragen sich vermutlich , wo einem ein solches Video “begegnen” kann..). Ausgangspunkt des Videos ist, dass es oft zu leichten Auffahrunfällen kommt, weil die Fahrer simsen. Dabei explodiert der Airbag und schleudert das Handy ins Gesicht des Fahrers, was zu schweren Verletzungen führen kann. In dem Video kann man verfolgen, wie die Polizisten an einem Dummy nachstellen, was in der Realtität oft passiert.
Da ich Marv und John McClane schon im Unterricht verbraten habe, werde ich die folgende Aufgabe in meine nächste Mechanik-Lerntheke einbauen:

“Berechne die Kraft, mit der ein Handy, vom Airbag beschleunigt, einem Fahrer ins Gesicht schlägt.”

Folgende Überlegungen zum Lösen der Aufgabe habe ich mir gemacht. Über etwaige Korrekturen seitens “richtiger” Physiker wäre ich dankbar.

Ausgangspunkt ist die kinetische Energie (Bewegungsenergie), die das Handy durch den Airbag erhält. Es gilt:

E_{kin}=\frac{1}{2}\cdot m\cdot v^{2}

Außerdem ist die “Bremsenergie” wichtig, als diejenige, die das Gesicht dem Handy entgegensetzt. Diese ist das Produkt aus Kraft und Weg:

Bremsenergie = F\cdot s

Beide Energien kann man gleichsetzen, denn die gesamte kinetische Energie des Handys wird ja auf das Gesicht übertragen. Gesucht ist die Kraft F, die auf das Gesicht ausgeübt wird. Also:

F=\frac{m\cdot v^{2}}{2\cdot s}

imageBleiben verschiedene Variablen offen, die wir nun der Reihe nach füllen müssen dürfen:

  • Die Masse m des Handys würde ich grob mit 150g beziffern, also 0,15 kg.
  • Die Bremsstrecke s ist die Strecke, die zur Verfügung steht, bis das Handy nicht mehr weiterfliegt: Also unser Gesicht. Der menschliche Knochen kann maximal 15 Millimeter gebogen werden, bis er bricht, abhängig von Alter, Geschlecht etc.etc. Der Einfachheit nehmen wir also 0,015m als Bremsweg.
  • Bleibt noch die Geschwindigkeit v. Die kommt jetzt.
    Laut Wikipedia braucht ein Airbag etwa 50 Millisekunden, bis er voll aufgeblasen ist, also etwa 30cm zurückgelegt hat. Das ergibt dann

v=\frac{s}{t}=\frac{0,3m}{0,05s}=6\frac{m}{s}

In die Formel eingesetzt erhalten wir:

F=\frac{m\cdot v^{2}}{2\cdot s}=\frac{0,15kg\cdot (6\frac{m}{s})^{2}}{2\cdot 0,015m}=180N

180 Newton. Hm. Ist das viel? Oder wenig? Es entspricht einem Gewicht von 18 Kilogramm. Wenn die Ecke meines Smartphones mit dem Äquivalent von 18 Kilogramm auf meine Nase oder mein Auge schlägt, kann man sich die Folgen ausmalen.

Und zum Schluss? Schöne Ferien!

Apps für den Unterricht (Folge 9)

  • Desk Bell (Hotelklingel – Android)
    Meine neue Lieblingsapp. Es gab immer wieder Situationen, in denen ich mir eine große kleine Klangschale oder Klingel gewünscht habe, um die Gruppenarbeit zu beenden o.ä.
    Es hat etwas gedauert, bis ich auf die Idee gekommen bin, eine App dafür einzusetzen. Dafür jetzt aber besonders oft und mit viel Spaß :-). Kostenlos. Ohne Werbung.


    (Google Marketplace)


Jeden Montag werden hier Android- und iPhone-Apps vorgestellt, die sich im Unterricht sinnvoll einsetzen lassen. Einen Überblick aller bereits besprochenen Programme findest du rechts unter “Schule”.

Fehlt noch etwas? Weitere Vorschläge einsenden.

Kuscheltiere im Physikunterricht

IMAG1314Ich muss zugeben, das ich dem Prinzip des Figurentheaters von Martin Kramer eher sehr skeptisch gegenüberstand. Zunächst.

Ich habe dieses Jahr nur einen einzigen Physikkurs. Klasse 10. Siebte und achte Stunde. Man kann sich die Begeisterung und den Elan der Schülerinnen und Schüler ausmalen.

Aber: Nur ein Kurs bedeutet auch, dass ich allen Spaß nun genau hier reinstecken kann. Auf dem Plan stehen die Grundlagen der Mechanik.

Um die Erdbeschleunigung (also die Beschleunigung, mit der ein Apfel vom Baum fällt) zu berechnen, wollte ich mich versuchs-weise des Figurentheaters bedienen. Statt einer Handpuppe Lilly habe ich meinen Bären Bruno und statt mit verstellter Lilly-Stimme redet Bruno… naja… einfach gar nicht.

Statt klassisch eine Kugel vom Tisch fallen zu lassen, dabei Höhe des Tisches und Zeit des Fallens zu messen, schlug ich den Zehntklässlern folgendes Experiment vor: Wir würden Bruno vom Dach der Schule fallen lassen, die Zeit messen und dann schauen, wie sehr er beschleunigt.

Grooooße Aufregung!
”Herr Klinge! Der arme Bär!”, wurde ich angegiftet. Die gleichen Schüler, die sonst nur mühsam zum Unterricht zu bewegen sind, sprangen mir schier an die Gurgel. Ob man den Bären auffangen dürfe. Und wer ihn fallen lassen sollte. Und… und…
Ein, im Grunde sehr simples Experiment wurde für die Klasse plötzlich sehr persönlich.

Ich beschloss, dem Bären eine Woche später eine weitere Chance zu geben. Es ging um “Kraft”. Die physikalische Kraft wird in der Einheit “Newton” gemessen und dies ist für Schüler erst einmal eine völlig anonyme Größe. Sind vier Newton viel? Oder vierzig? Oder hundert?

Also muss man ein paar anschlauliche Experimente machen, um eine Einschätzung gewinnen zu können.

Welche Kraft hält ein menschliches Haar (Mädchen, Jungen, hell, dunkel) bevor es zerreisst? Welche “Kraft” wirkt auf ein beschleunigendes Auto? Wie viel Kraft steckt in einem startenden Space Shuttle? Und wie viel Kraft steckt in einem Faustschlag?

Für letzteres brauchte ich Bruno wieder.

IMAG1315

Ich habe ein Lichtschranke aufgebaut und den armen Bruno dahinter postiert. Die Schüler durften sollten nun so schnell und fest wie irgend möglich gegen den Bären schlagen.
Die Lichtschranke maß die Zeit, mit der die Faust sich bewegte [Genau genommen schlugen die Schüler über sie hinweg – ein Stift in der Hand durchbrach die Lichtschranke. Wie auf dem Bild erkennbar passt die Hand ja gerade so zwischen den Balken der Lichtschranke durch..]. Über Zeit, Strecke und Masse kamen wir zügig (wenn auch vereinfacht) an die Kraft hinter dem Faustschlag. Mit durchaus respektablen Ergebnissen.

Und auch hier waren die Schüler erst empört, dann begeistert. Aber auf jeden Fall aktiv dabei.
Es entstand ein persönlicher Bezug zum Experiment. Keine komplizierten Geräte um komplizierte Begriffe zu berechnen. Vielleicht moralisch etwas fragwürdig – aber der arme Bruno musste schon Schlimmeres erdulden.

Ich bin, mehr denn je, vom Konzept des Figurentheaters im Physikunterricht überzeugt.

Hurra – Ich bin im Focus (Zusatz)

Meine Schwiegermutter hat sich den Focus gekauft. Ganz stolz. Gestern abend schlägt sie ihn dann endlich auf und runzelt die Stirn: Da ist doch Schrift auf des Schwiegersohnes Stirn…?!
Sie vermutet, der Opa habe die Tageszeitung auf dem Artikel abgelegt und beginnt, mit einem feuchten Tuch mein Hochglanz-Gesicht zu säubern. Natürlich erfolglos.

Hm.
Ist halt Kunst, ne? Smiley

(Habe mich direkt bei der Kollegin entschuldigt.)

Hurra! Ich bin im Focus. (also, dem Magazin…)

Heute ist es soweit.

Nach viel Vorfreude und aufregendem Fotoshooting ist heute der “Focus Schule” mit einem Artikel über bloggende Lehrer erschienen. Unter anderem über andere. Und über mich.

Das habe ich natürlich direkt allen meinen Schülern erzählt. Ohne mich jedoch über den Grund des Artikels zu äußern. So wurden im Folgenden die unterschiedlichsten Vermutungen geäußert.

“Bestimmt, weil sie uns so gut quälen können.”
“Sind Sie Hand-Model?” 
(Ich hatte der Klasse eindrucksvoll vorgeführt, dass ich mit links und rechts an die Tafel schreiben kann.)

“Weil sie so groß sind?”

Alles falsch. Aber zumindest erhielt ich mehr Bewunderung von den Schülern, als von meinen Kollegen. “Sag mal”, murmelt eine von ihnen und betrachtet das Bild von mir genauer, “hast du da einen Hautausschlag auf der Stirn?”

Ich schnaube empört. “Das ist der Beamer der mir meinen eigenen Blog ins Hirn brennt. Das ist Kunst!”

“Sieht aus wie Hautausschlag. Könnte auch gut ein Artikel über schrullige Lehrer sein. Vielleicht bloggst du ja, weil keiner mit dir Kontakt haben will..?!”

Manchmal würde ich ja doch gerne so anonym schreiben, wie Frl Rot.

Statt dessen verziehe ich mich mit meinem Focus zu den Referendaren (also zwischen die Kopierer). Die müssen zumindest Anerkennung heucheln.

Ein bisschen aufregend ist, dass ich meinen bloggenden Kollegen im Focus begegne: Man kennt sich ja ein bisschen aus dem RSS-Feed. Das es die Leute auch “in echt” gibt ist ja doch irgendwie… skurril ;-).

Schubladendenken.

Wir sind bei Freunden zum Kaffee eingeladen.

Carolina spielt mit Jonas, der ein halbes Jahr älter ist als sie selbst. Irgendwann ist die Sahne leer und Jonas wird gebeten, mit der Oma neue Sahne zu schlagen. Meine Tochter schaut verwirrt. “Bei uns kommt die Sahne immer aus der Sprühflasche”, denkt sie. Spricht es aber zum Glück nicht aus.
Stattdessen geht sie neugierig mit Jonas in die Küche und sieht ihm staunend beim Sahneschlagen zu. Amüsiert betrachte ich ihre wachsende Bewunderung für den Knirps.

“Sag mal”, fragt sie, sichtlich beeindruckt, “kannst du auch Auto fahren?”

Erziehung ist hässlich.

Vor einiger Zeit war ich mit meiner Tochter abends auf einer kleinen Abschiedsfeier. Dort bekam sie eine Rose geschenkt und zeigte sie mir stolz. “Hast du dich auch bedankt?”, fragte ich – wohlwissend, dass sie eben dies vergessen hatte.

2010-11-11 17.23.48“Hui… da kommt direkt der strenge Vater!”, murmelte jemand neben mir grinsend. Und einige Umstehende nickten zustimmend. “Armes Pädagogen-Kind.”

Ich habe mich noch kurz über dieses Ereignis geärgert nachgedacht. Nein: Geärgert. Denn solche Sprüche kamen ausnahmlos von Leuten, die keine Kinder haben. Das Thema “Erziehung” ist im Grunde ein Reizwort, nicht wahr? Eines, bei dem ich alle sehr schnell sehr empfindlich werden. Ein afrikanisches Sprichtwort sagt: “Man braucht ein ganzes Dorf um ein…”

Jaja.

Aber nicht mein Kind! Mir redet bitte schön niemand in die Erziehung rein. Oder?
Denn.. ja! Ich bin ein gar förchterlicher und geströnger Hörr Vater. Statt sich über die süße blonde Prinzessin mit der Rose zu freuen, habe ich nur mahnende Worte übrig. Aus der Sicht eines Außenstehenden bin ich der Böse. Zu streng. Zu unbarmherzig.

Aber: Hätte das garstige Kind einfach nach einer Rose gegraptscht und sie wie selbstverständlich gestohlen genommen, hätten sich die gleichen Leute über das schlecht erzogene Kind geärgert. “So eine Göre.” Aus Sicht der Außenstehenden… wäre ich der Böse! Oder nicht?

Erziehung ist hässlich, nicht wahr?
Jeder will gut erzogene, höfliche Kinder sehen. Inklusive mir. Ich kann es auch im Schulalltag nicht leiden, wenn die Schüler sich schlecht benehmen. Aber den Weg dahin möchte niemand sehen, nicht wahr? Strenge Eltern. Quengelnde Kinder. Konsequenz und Regeln in der Erziehung sind manchmal richtig anstrengend. Aber das katastrophale Ergebnis fehlender Erziehung darf ich jeden Tag in der Schule bewundern. Fragt mal Frau Rot.

Wenn ihr also das nächste Mal einen strengen Vater seht, der seinem Kind an der Kasse kein Überraschungs-Ei kauft… bestärkt ihn in seiner Entscheidung! Lächelt ihm zu. Nickt ihm zu. Kauft von mir aus dem Vater ein Überraschungs-Ei (besser keine Rose!). Aber nicht dem Kind! ;-)

Physik als Abenteuer (1)

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Etwa um die Weihnachtszeit schlug mir der Amazon-Suchalgorithmus ein Buch vor: “Physik als Abenteuer” von Martin Kramer.
Ich stehe Didaktik-Büchern im Allgemeinen eher skeptisch gegenüber. Zum einen, weil ich zu faul zum Lesen einer Anleitung bin (egal ob es um den Videorekorder, mein Handy oder eben Unterricht geht) und zum anderen, weil mir bisher nur sehr, sehr wenige wirklich nützliche didaktisch orientierte Bücher begegnet sind. Um Kalenderweisheiten oder pädagogische Grundsätze zu erfahren, fehlt mir schlicht die Zeit. Und als ich las, dass Martin Kramer im Unterricht ein Figurentheater nutzt, lief es mir schon kalt den Rücken herunter. Ich sah mich schon mit einer sprechenden Handpuppe und verstellter Stimme entsetzten Zehntklässlern die Gefahren der Gammastrahlung erklären.

Naja. Ich habe es mir trotzdem gekauft.

Und bin begeistert.

Begeistert!

Grundgedanke des Buches ist folgendes Zitat:

Das brauche ich nicht zu lernen, das habe ich erlebt.”

Das Buch ist in zwei Teile gegliedert – im ersten beschreibt Kramer die Grundsätze seines Unterrichts. Einige Dinge finde ich ziemlich gut, andere teile ich nicht. Krämer lässt Schülerkleingruppen über viele Monate, z.T. Jahre zusammenarbeiten. Ich hingegen wechsle alle sechs Wochen die Sitzordnung. Krämer will, dass die Schüler ihre Arbeitsabläufe optimieren – ich möchte, dass sie lernen, immer wieder mit den wechselnden, unterschiedlichen Leuten zusammenarbeiten zu können.
Überrascht hat mich das Kapitel über – grusel – das Figurentheater. Doch statt Handpuppen und verstellter Stimme geht es mehr um ein Maskottchen. Eines, das für die dämlichen Fragen zuständig ist und in Form einer Geschichte auch für die Experimente verantwortlich sein kann. Bemerkenswert sind die Details, die Krämer erwähnt: So weist er bspw. darauf hin, der Figur keinen Mädchennamen zu geben – die (scheinbar) dämlichen Fragen des Maskottchens würden zu "typisch Mädchen”-Sprüchen im Physikunterricht verleiten.

Insgesamt ist Krämer, als Theaterpädagoge, sehr vom enaktiven Anteil des Unterrichts besessen. Vieles kann nachgespielt und von den Schülern selbst erfahren werden. Bis hierhin, dachte ich, sind ein paar schöne Ideen darunter (ich habe seitdem den Problembären Bruno mit magnetischen Händen).

Der zweite Teil des Buches ist aber dann tatsächlich großartig:
Thema für Thema arbeitet Krämer die Physik durch und gibt konkrete Ideen, Anleitungen und Möglichkeiten preis, wie man Physik erlebbar machen kann. In vieles werde ich mich noch monatelang hineindenken müssen. Anderes ist sofort offensichtlich. Besonders schön: Es gibt nicht nur “Physik als Abenteuer” sondern auch “Mathematik als Abenteuer”.

Das ein oder andere habe ich schon umgesetzt.
Zur Einführung der Symmetrie in meiner sechsten Klasse habe ich die SchülerInnen den Klassenraum entlang einer Linie aus Krepband symmetrisch umgestalten lassen. Spannend war, wie zunächst grob die Tische und Stühle halbwegs richtig standen – zum Ende der Stunde ging es dann aber um Details: “Der Stift auf diesem Tisch liegt mit der Spitze nach außen auf der linken Seite des Buches – auf dem Spiegeltisch liegt er aber…”
Die Klasse bekam ein Auge für die Details. Dafür, was Symmetrie ist.

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