Zeit und Relativitätstheorie

Zeit

• Was ist Zeit? Wie messe ich sie?
  Nach einer Diskussion der Frage "Was ist Zeit eigentlich?" werden verschiedene Uhrenmodelle gebaut und getestet. Ein Ausblick auf die Relativität der Zeit schließt das Thema ab (Klasse 5-8).

Spezielle Relativitätstheorie

• Die Einsteinsche Zeitdilatation
  Ausgehend von der Konstanz der Lichtgeschwindigkeit veranschaulichen interaktive Java-Applets zur Lichtuhr und zu einem fiktiven Flug von der Erde zum Pluto den Einfluss der Geschwindigkeit auf die Zeit (ab Klasse 10).
• Längenkontraktion und Zeitdilatation im Uhrengerüst
  Durch den spielerischen Umgang mit einem kleinen Simulationsprogramm werden Bewegungen im Uhrengerüst, die Relativität der Gleichzeitigkeit, die Zeitdilatation und die Längenkontraktion qualitativ veranschaulicht (ab Klasse 10).
• Kinematik der Speziellen Relativitätstheorie - Bewegung hält jung!
  Die hier vorgestellte Lerneinheit zur Kinematik der Speziellen Relativitätstheorie nutzt interaktive Webseiten mit dynamischen GeoGebra-Applets. Animierte Simulationen schaffen Visualisierungsmöglichkeiten, die das Verständnis erleichtern (Oberstufe).

• Online-Kurs "Spezielle Relativitätstheorie" mit GeoGebra
  Die Relativitätstheorie gilt als nicht gerade leicht verständlich. Interaktive Applets können durch die dynamische Darstellung von geometrischen Zusammenhängen das Verständnis jedoch erheblich erleichtern (Jahrgangsstufe 12).
• FAST ... so schnell wie das Licht - Abenteuer der Erkenntnis
  Computervideos ersetzen fehlende Vorerfahrungen durch die Visualisierung relativistischer Effekte und ermöglichen Aufgaben, die eigenständiges Erarbeiten initiieren (Jahrgangsstufe 12-13).
• Minkowski-Diagramme mit Derive
  Der rechnerische und zeichnerische Aufwand für die Erstellung von Minkowski-Diagrammen im Physikunterricht kann mithilfe eines CAS reduziert und der inhaltlichen Diskussion mehr Zeit gewidmet werden (Jahrgangsstufe 12-13).

Allgemeine Relativitätstheorie

• Fachportal Astronomie: Das simulierte Gummituch - Raumkrümmung am Computer
  Die Bahnen von Himmelskörpern in Gravitationsfeldern werden mithilfe der Simulation einer gekrümmten Fläche dargestellt (ab Klasse 10).
• Fachportal Astronomie: Periheldrehung der Merkurellipse
  Schülerinnen und Schüler lernen mit einer Simulation die Periheldrehung der Merkurellipse als Beweis für die ART kennen (ab Klasse 10).
• Fachportal Astronomie: Lichtablenkung am Sonnenrand
  Klassische und relativistische Vorhersagen: Um welchen Winkel wird ein Lichtstrahl am Sonnenrand "verbogen"? (ab Klasse 10)
• Fachportal Astronomie: Der Shapiro-Effekt
  Einmal Venus und zurück - mit einer Simulation werden Laufzeitverzögerungen von Radarechos untersucht (ab Klasse 10).

• Fachportal Astronomie: Lichtablenkung in der Nähe Schwarzer Löcher
  Schülerinnen und Schüler lernen die Begriffe Schwarzschildradius und "knife-edge-orbit" kennen und simulieren das Verhalten von Lichtstrahlen (ab Klasse 10).
• Fachportal Astronomie: Schwarze Löcher - Massemonster im All
  Wie entstehen Schwarze Löcher? Was ist eine Singularität? Wie kann man Schwarze Löcher nachweisen? (Sekundarstufe II)
• Fachportal Astronomie: Wie sieht ein Schwarzes Loch aus?
  Wie entstehen Visualisierungen schwarzer Löcher? Wie realistisch sind sie und welche physikalischen Effekte kann man daran erarbeiten? (ab Klasse 10)

• Fachportal Astronomie: Gravitationswellen - Hintergrundinformationen und Filme
  Wie entstehen die winzigen Verzerrungen der Raumgeometrie, die sich mit Lichtgeschwindigkeit durch ausbreiten? (Sekundarstufe II)