Claus Wolfseher
20.03.2007

Schiefe Ebene - die wohl einfachste Maschine der Welt

Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten die "goldene Regel der Mechanik" am Beispiel der schiefen Ebene mit einem dynamischen GeoGebra-Applet.
 

"Maschine (griechisch mechane, Werkzeug), in der Technik ein Gerät zur Änderung der Stärke oder Richtung einer angewandten Kraft." Gemäß diesem Lexikoneintrag ist ein als Rampe dienendes Brett die wohl einfachste Maschine der Welt. Denn um ein Bierfass über eine Rampe auf die Ladefläche eines LKW zu rollen, ist nur ein Bruchteil der Gewichtskraft des Fasses erforderlich. Doch leider ist im Leben nichts umsonst: Die Krafteinsparung muss man auf anderem Weg bezahlen. Wie? Das herauszufinden, ist Aufgabe der Schülerinnen und Schüler in dieser auf ein Computerexperiment gestützten Unterrichtseinheit. Und dabei springt zum Schluss noch ein wichtiges physikalisches (Abfall-)Produkt heraus, nämlich das aus Kraft und Weg: die Arbeit.

Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler sollen

  • die Zerlegung der Gewichtskraft in Normal- und Hangabtriebskraft bei der schiefen Ebene wiederholen.
  • die Aufnahme und das korrekte Eintragen von Messdaten in eine Messtabelle planen und üben.
  • erkennen und mathematisch begründen können, dass der Steigungswinkel und die Hangabtriebskraft nicht proportional sind.
  • erkennen und über die Produktgleichheit mathematisch begründen können, dass Hangabtriebskraft und zurückgelegter Weg zur Überwindung eines bestimmten Höhenunterschieds indirekt proportional sind (bei konstanter Gewichtskraft).
  • die "goldene Regel der Mechanik" verstehen, formulieren und erklären können.
  • die Vorgehensweise zur Einführung einer neuen physikalischen Größe verstehen.

Kurzinformation zum Unterrichtsmaterial

ThemaSchiefe Ebene - die wohl einfachste Maschine der Welt
AutorClaus Wolfseher
FachPhysik
ZielgruppeKlasse 8 bis 10
Zeitraumje nach Einsatz mindestens eine Unterrichtsstunde oder freie Zeiteinteilung bei selbstständiger Bearbeitung außerhalb des Unterrichts
Technische VoraussetzungenInternetbrowser, Java Runtime Environment (JRE Version 1.4 oder höher, kostenfrei); die Mathematiksoftware GeoGebra ist zum Betrachten der Arbeitsblätter nicht Voraussetzung, kann aber zum Erstellen eigener Konstruktionen kostenfrei aus dem Internet heruntergeladen werden.

Didaktisch-methodischer Kommentar

Download

schiefe_ebene_materialien.zip
 

Internetadresse

Zusatzinformationen

    Informationen zum Autor

    Claus Wolfseher unterrichtet am Katharinen-Gymnasium Ingolstadt die Fächer Mathematik, Physik und Informatik. Auf seiner Homepage finden Sie weitere interaktive Materialien.

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