Seminar und Praktikum zur Didaktik der Physik
Versuchskarte zu experimentellen Themen
 
Datum: 12.07.2004

Titel:

Mechanisches Modell für die Wärmeenergie


Versuchsnr.: 04

Namen: Dieter Krestel, Florian Nonnenmann

Gruppe: B

DP Physik

 
Versuchsaufbauten
mit Parametern

 - Das Innere der beiden Wagen


 - Nach der Reflektion
Geräte
mit Firmenangabe
- zwei beladbare Wagen
- Metallkugeln
- Metallplatten
- breite Balttfeder, siehe Bild
Durchführung
In einen Wagen werden Metallplatten geklebt. In den anderen Wagen werden so lange Kugeln gelegt bis die Wagen das gleiche Gewicht haben. Es ist wichtig, dass die Kugeln im zweiten Wagen frei beweglich sind.
Die Wagen werden gleichzeitig aus einer Entfernung von etwa 50 cm mit gleicher Geschwindigkeit auf die Feder zugerollt. Die Wagen werden von der Feder reflektiert.
Resultate
möglichst quantitative
Der Wagen mit den Platten kommt nach der Reflektion weiter als der Wagen mit den Kugeln. Da die Wagen gleich schwer sind und die Geschwindigkeit vor dem Stoß mit der Feder gleich war fragt man sich schnell ob die Energieerhaltung hier auch noch gilt. Beim genaueren Betrachten des Versuches stellt man fest, dass die Kugeln in dem zweiten Wagen bei der Reflektion in Bewegung versetzt wurden, während dieses mit den festgeklebten Platten nicht passieren konnte. Die Energie ist also nicht verloren, sondern steckt in der Bewegung der Kugeln. Diese Bewegung der Kugeln kann man als Modell der Inneren Energie benutzen indem man die Kugeln mit den Atomen und Molekülen vergleicht. So erhält man ein Modell für Reibung.
Bemerkungen
&
Tricks
Um nicht gleich die Lösung des Problems zu verraten kann man undurchsichtige Wagen benutzen und erst nach einigen Versuchen mit immer gleichem Ausgang die Wagen öffnen und genauere Beobachtungen anstellen. Dabei sollen die Schüler die Kugeln mit den "unsichtbaren" Atomen und Molekülen  vergleichen.
Der Versuch eignet sich hervorragend als Einstieg oder um die Schüler zum denken anzuregen.
Literatur Dorn - Bader,  Physik Sek II