Ein tiefer Fall in Bern

Aufgabentext

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Um das Fallgesetz zu überprüfen, entscheiden Sie sich, von der 39 m hohen Kirchenfeldbrücke (Bern) aus ein Fallexperiment durchzuführen. Bevor Sie loslegen, berechnen Sie die Fallzeit nach dem einfachen Fallgesetz. Wie gross ist sie? Mit welcher Geschwindigkeit würde ein Stein in die Aare plumpsen?
Bewaffnet mit Steinen und einer Stoppuhr betreten Sie die Kirchenfeldbrücke. Doch das Experiment liefert nicht die erwartete Fallzeit! Sie ist stets etwas grösser als der berechnete Wert. Können Sie sich den Unterschied zwischen der Berechnung und dem Experiment erklären? Mit welcher Geschwindigkeit plumpst der Stein tatsächlich ins Wasser? Geben Sie eine qualitative Antwort.

An wen richtet sich diese Aufgabe? Was wird damit geübt?

Diese Aufgabe ist als erste Übung und zur Festigung der Theorie gedacht. Zum Lösen der Aufgabe müssen nur die Weg-Zeit- und die Geschwindigkeit-Zeit-Gesetze der freien Fallbewegung bekannt sein. Die beiden Gesetze müssen jeweils nach der gesuchten Grösse umgeformt werden, fertig!

Im zweiten Teil geht diese Aufgabe auf die getroffenen Vereinfachungen ein. Diese wurden im Unterricht angedeutet und sollen nun in einer Aufgabe erkannt und richtig umgesetzt werden.

Wie würden Sie diese Aufgabe jemandem erklären, der sie nicht lösen kann?

1. Teil:
Der Betreffende soll sich nochmals die Fallgesetze in Erinnerung rufen. Welche Grössen sind in der Aufgabe gegeben, welche sind gesucht? Die Aufgabe ist derart simpel, dass jeweils ein Gesetz fürs Lösen der Aufgabe genügt:

  • Welches Gesetz brauchen Sie, um die Fallzeit zu bestimmen?
  • Welches Gesetz hilft Ihnen bei der Berechnung der Geschwindigkeit weiter?

Sobald die betreffenden Gesetze benannt sind, lassen sie sich nach der gesuchten Grösse umformen.

2. Teil:
Folgende Frage hilft weiter: Wo darf das Fallgesetz angewendet werden? Es gibt bei uns auf der Erde eine wichtige Einschränkung. Sobald diese erkannt ist, kann man sich überlegen, welche Auswirkung diese auf die Geschwindigkeit und somit auf die Fallzeit hat.

Was fiel Ihnen beim Aufstellen dieser Aufgabe besonders schwer?

Als Schüler könnte ich mir vorstellen, dass es nicht ganz einfach ist, ein Thema aus dem grossen Gebiet der gleichmässig beschleunigten Bewegung auszusuchen. Dann folgt die Schwierigkeit, das Thema so einzuschränken, dass genau das geübt wird, was man sich vorgenommen hat. Ansonsten sollten solche Einstiegsaufgaben keine physikalischen und mathematischen Probleme geben.

erstellt durch PhysiklehrerPhysiklehrer am 1221824797|%e %b %Y, %H:%M %Z|agohover

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