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Didaktik, Geschichte, Wissenschaftstheorie, Physik im Alltag und Naturphänomene

Rollen ist nicht Fallen – Fall 10

Bei der Herstellung physikalischer Experimentalsituationen spielt der Einsatz technischer Mittel eine wichtige Rolle. Mit Hilfe von lichtschrankengesteuerten elektronischen Uhren ist es eine Leichtigkeit, die den menschlichen Sinnen direkt nicht zugänglichen Änderungen der Bewegung beim freien Fall sehr präzise zu erfassen. Dabei muss man die High- tech- Geräte selbst aufgrund ihrer Komplexität meist unhinterfragt akzeptieren. Darin besteht an sich noch kein Problem. Im konkreten Einzelfall kann jedoch durch den Einsatz der Technik der Blick für den eigentlichen Vorgang verstellt werden, indem die Aufmerksamkeit auf sachfremde Aspekte gelenkt wird. Daher empfiehlt es sich häufig, auch dann bei einfachen Low- tech- Experimenten zu bleiben, wenn die Ergebnisse damit (numerisch) weitaus schlechter ausfallen.
Wie der folgende Unterrichtsversuch zeigt, können dabei jedoch neue Lernschwierigkeiten auftreten: Der Unterrichtende wollte mit Hilfe eines Nachbaus der schiefen Ebene Galileis einen Zugang zum freien Fall erarbeiten. Er ließ eine Kugel in einer leicht geneigten Rinne hinabrollen, so daß man die ungleichförmige Bewegung mit Hilfe eines Bandmaßes und einer Stoppuhr erfassen konnte. Der Versuch verlief fast reibungslos im doppelten Sinne des Wortes. Bei der Diskussion des Ergebnisses fiel jedoch eine Schülerin mit der Frage aus der Rolle, was die in einer schrägen Rinne rollende Kugel mit einem frei fallenden Gegenstand zu tun habe. Angesichts des etwas verständnislos blickenden Lehrers präzisierte sie: „Ich meine, die fallende Kugel ist frei und völlig losgelöst. Die rollende Kugel berührt aber die Rinne und wird von ihr beeinflusst. Wenn die Rinne eine scharfe Kurve machen würde, müsste die Kugel sie mitmachen.“ Ein Schüler fragte ergänzend, ob denn rollende Kugeln sich nicht anders verhielten als fallende.
Um die Bewegung auf der schiefen Ebene als experimentellen Zugang zum Fallgesetz anzusehen, muss man sie zunächst als Sonderfall des freien Falls, als Fall mit verringerter Schwerkraft begreifen. Das allein setzt bereits ein tiefes Verständnis dessen voraus, was u.a. gerade mit diesem Versuch erarbeitet werden soll. Man müsste nachvollziehen, daß reibungsfreies Gleiten eine Art Fallen ist. Da reibungsfreies Gleiten aber nicht leicht zu verwirklichen ist, nähert man sich ihm durch nahezu reibungsfreies Rollen an. Problematisch ist jedoch, daß Rollen nicht nur lebensweltlich, sondern auch physikalisch gesehen etwas völlig anderes ist als Gleiten bzw. Fallen, und eine Identifizierung nur dann zu vertreten ist, wenn es (ohne falsche Vorstellungen zu verfestigen) gelingt zu vermitteln, daß der Fehler, den man mit dem Rollen eingeht, zu vernachlässigen ist.
Eine derartig komplexe Argumentation lässt sich im Grunde nur post hoc führen, und nur dann nachvollziehen, wenn man das Ziel schon ziemlich genau kennt. Mit der schiefen Ebene allein kommt man Galileis Erfolg zum Trotz nicht auf den freien Fall.

 

 

Diskussionen

11 Gedanken zu “Rollen ist nicht Fallen – Fall 10

  1. Also, wenn ich eine Kugel wäre, was zum glück noch nicht der Fall ist, würde ich die schiefe Ebene vorziehen.

    Verfasst von christahartwig | 4. April 2018, 07:28
    • Das würde ich mir aber sehr überlegen. Als Kinder haben wir uns oft einen Hügel herunterrollen lassen und uns schwindelte anschließend derart, dass wir einige Zeit brauchten, um wieder klarzukommen. Heute wird mir schon bei dem Gedanken daran schlecht. Es würde mich doch sehr wundern, wenn es dir viel anders erginge :-).

      Verfasst von Joachim Schlichting | 4. April 2018, 09:29
  2. Schön!

    Verfasst von kopfundgestalt | 8. April 2018, 00:03
  3. Jetzt bin ich nochmals auf diesen Artikel gestossen.
    Ich finde es spannend und auch unabdingbar, daß man sich Idealsituationen annähern muß. Da man gewöhnlich nicht alle Kräfte kennen kann, die im Moment wirksam sind (ob in der Physik, Medizin ect) , muß man manches wohl vernachlässigen und kommt trotzdem zu einem fruchtbaren Ergebnis.
    Wie kommt man von A nach B? In der Diskussion um die Entstehung des Lebens geht man ja neuerdings AUCh von B aus und konstruiert notwendiges sozusagen in umgekehrter Richtung. Stichwort „Minmalzelle“ ect.

    Verfasst von kopfundgestalt | 29. Oktober 2018, 11:43

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