Potentielle und kinetische Energie mit Cobra SMARTsense

Prinzip
Der Messwagen auf der Fahrbahn wird durch eine Masse, die über eine Umlenkrolle mit einem Faden mit dem Wagen verbunden ist, und im Gravitationsfeld eine Kraft erzeugt, bis kurz vor das Fahrbahnende beschleunigt (dann nämlich kommt das Gewicht auf dem Boden auf). Energetisch betrachtet folgt die Endgeschwindigkeit des Wagens einfach aus dem Energieerhaltungssatz.
Vorteile

• Besonders verständliche und didaktisch aufbereitete Versuchsbeschreibung (Alltagsbezug etc.) inkl. Protokollfragen.
• Zukunftsorientiert unterrichten: Einbindung in den digitalen naturwissenschaftlichen Unterricht mit Tablets oder Smartphones.
• Erhöhte Motivation bei Schüler/innen durch Nutzung der intuitiven measureAPP.
• Steigerung der Medienkompetenz.

Aufgaben

• Die Schüler lassen einen, von einem Gewicht über eine Umlenkrolle gezogenen, Wagen über die Bahn rollen. Am Ende der Fahrbahn steht eine Gabellichtschranke, mit der die Abschattzeiten des Wagens und damit seine Geschwindigkeit bestimmt werden. Dazu wird der Beschleunigungsweg des Wagens variiert.

• Aus der Beschleunigungsstrecke (die gleich der Höhendifferenz des Gewichtes ist) berechnen die Schüler die potenzielle Energie und tragen diese über der quadrierten Geschwindigkeit auf. Die Steigung des nun linearen Verlaufes sollen die Schüler aus dem Diagramm bestimmen.

Lernziele

In diesem Versuch sollen die Schüler die Umwandlung potentieller Energie der Lage in kinetische Energie verstehen und näher untersuchen. Dabei sollen alle Schüler die Aussage des Energieerhaltungssatzes erkennen. Die Schüler sollen die Proportionalität der kinetischen Energie zum Quadrat der Geschwindigkeit erkennen und den Proportionalitätsfaktor aus den Messwerten zu bestimmen