Die Physik Albert Einsteins im Schülerlabor. Dr. Thomas Trefzger Jörg Kühnel Universität Mainz

Transkript

1 Die Physik Albert Einsteins im Schülerlabor Dr. Thomas Trefzger Jörg Kühnel Universität Mainz

2 Einsteinjahr 2005 KinderUni Wissenschaftsmarkt 2005, zweitägige Veranstaltung der Uni mit Besuchern Schülerlabor für 10.Klasse Realschule/ 12.Klasse Leistungskurs Physik

3 Wie lebte Albert Einstein? Was ist Licht? Wie schnell ist das Licht? Wie kann ich die Lichtgeschwindigkeit messen? Wie kann die Idee der speziellen Relativitätstheorie vermittelt werden? Welche Experimente zur Veranschaulichung können durchgeführt werden?

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18 Widerspruch: Ball-Licht!? Gedankenexperiment: Für den Passagier legt das Licht die Strecke L=c x t zurück. Für den ruhenden Beobachter hat sich der ICE während der Laufzeit des Lichtsignals um die Strecke L(ICE) fortbewegt. Das Licht legt daher für ihn einen längeren Weg zurück.

19 Widerspruch: Ball-Licht!? Widerspruch: Konstanz der Lichtgeschwindigkeit bei Annahme das beide die gleiche Signallaufzeit messen! Einsteins Geniestreich: Die Uhr des Passagiers geht langsamer als die des ruhenden Beobachters Zeitdilatation

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21 Wissenschaftsmarkt Mainz 2005

22 Schülerlabor: 10.Klasse Realschule 12.Klasse Leistungskurs Physik Vormittags: Einleitende Vorträge Diskussionsrunden Gruppenarbeit Nachmittags: Gruppenarbeit Präsentation der Schüler

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24 1.Wann wurde Albert Einstein geboren? O 14. März 1779 O 14. März 1879 O 14. März Wieviel Energie kann gewonnen werden, wenn1 kg Kartoffeln vollständig in Energie umgewandelt werden? O 25 Millionen kwh O 25 kwh O 25 Milliarden kwh 3.Welche Theorie hat Albert Einstein entwickelt? O Singuläre Relativitätstheorie O Konstante Relativitätstheorie O Allgemeine Relativitätstheorie 4.Wie lautet die berühmteste Formel Einsteins? O E=ma^2 O E=mb^2 O E=mc^2 5.Wie groß ist etwa die Lichtgeschwindigkeit? O Meter in der Sekunde O Kilometer in der Sekunde O Kilometer in der Stunde 6.Für welche seiner Arbeiten erhielt Albert Einstein vorrangig den Nobelpreis? O Photoelektrischer Effekt O Spezielle Relativitätstheorie O Brownsche Molekularbewegung 7.Bei welcher Form der Energiegewinnung spielt der Photoelektrische Effekt eine wichtige Rolle? O Kernenergie O Windenergie O Solarenergie 8.Warum ist 2005 das Einsteinjahr? O Vor 100 Jahren wurden Einsteins Theorien nachgewiesen. O Vor 100 Jahren erhielt Einstein den Nobelpreis. O Vor 100 Jahren wurden die ersten bedeutenden Schriften Einsteins veröffentlicht. 9.Aus welchem Experiment folgt die Konstanz der Lichtgeschwindigkeit? O Frank-Hertz O Michelson-Morley O Stern-Gerlach

25 10.Eine Uhr befindet sich auf der Erde, eine zweite in einer sehr schnell fliegenden Rakete. Was stellt ein Beobachter auf der Erde fest? O Beide Uhren laufen gleich O Die Uhr in der Rakete geht langsamer O Die Uhr in der Rakete geht schneller. 11.Eine Uhr befindet sich am Fuß der Zugspitze, eine zweite auf dem Zugspitzgipfel. Was kann über den Gang der Uhr gesagt werden? O Es gibt keinen Unterschied. O Die Gipfeluhr geht langsamer. O Die Gipfeluhr geht schneller. 12.Wie erscheint ein sich schnell bewegender Körper (z.b. 3/4 Lichtgeschwindigkeit)? O Er erscheint in Bewegungsrichtung kürzer. O Er erscheint in Bewegungsrichtung länger. O Er erscheint in jeder Richtung kürzer. 13.Auf welcher Annahme über die Lichtgeschwindigkeit baut die Relativitätstheorie auf? O Die Lichtgeschwindigkeit hängt von der Bewegung der Lichtquelle ab. O Die Lichtgeschwindigkeit hängt nicht von der Bewegung der Lichtquelle ab. O Die Lichtgeschwindigkeit hängt vom Standpunkt des Beobachters ab. 14.Was geschieht mit Licht, welches in die Nähe eines starken Gravitationsfeldes gelangt? O Nichts. O Es wird abgelenkt. O Es wird reflektiert. 15.Was versteht man unter einem schwarzen Loch? O Himmelsobjekt, das sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegt O Himmelsobjekt, dem sogar Licht nicht entkommen kann. O Himmelsobjekt, welches Licht aussendet. 16.Welches ist eine wesentliche Folgerung der Speziellen Relativitätstheorie? O Längendilatation O Längenkontraktion O Ortsmanipulation wurde die Ablenkung des Lichts eines Sterns im Gravitationsfeld der Sonne gemessen. Wie groß war die Ablenkung? O 1,75 Grad O 1,75 Bogenminuten O 1,75 Bogensekunden 18.Welches technische System muss die Formeln der Speziellen und der Allgemeinen Relativitätstheorie berücksichtigen? O ABS O ESP O GPS

26 Einstein-Quiz 92.4% 68% 83% 45% 95.8% 100% 95% 40% % 70% 100% 40% % 40% 65% 70% % 100% 100% 100% % 90% 95% 65% % 60% 80% 20% % 15% 90% 20% % 10% 90% 15% % 100% 90% 25% % 80% 100% 40% % 10% 20% 20% % 70% 20% 25% % 60% 100% 30% % 90% 80% 85% % 100% 100% 75% % 100% 100% 70% % 20% 70% 0% % 90% 95% 75% 1 Wissenschaftsmarkt 12.Klasse Leistungskurs Ende 10.Klasse Realschule (3 Wochen später) Beginn 10.Klasse Realschule

27 Zusammenfassung Erheblicher Wissensgewinn der SchülerInnen Gutes Grundwissen bei Leistungskursen Physik Hohes Interesse der Bevölkerung Einstein als Vorbild Staatsexamensarbeit: Jörg Kühnel