Reaktionszeit. 10 -Trick. Reaktionslineal REAKTIONSZEIT... 1 ÜBERBLICK... 2 SCHÜLER-EXP-ANLEITUNG REAKTIONSZEIT Bild 01

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1 FK010 Reaktinszeit.dc Reaktinszeit REAKTIONSZEIT... 1 ÜBERBLICK... 2 Didaktische Hinweise... 2 Lernziele... 3 Physikalischer Hintergrund... 3 Durchführung... 3 Experiment... 4 Bewertung... 4 SCHÜLER-EXP-ANLEITUNG REAKTIONSZEIT... 5 Einführung... 5 Hintergrund... 5 Messung... 5 Schülerantwrtblatt... 7 Lehrerinfrmatins-Seite... 8 Bild Trick Ein Partner drückt einen 10 -Schein am beren Ende mit einem Finger gegen die Wand. Die Testpersn, deren Reaktinszeit man bestimmen will, hält den Daumen lcker über dem unteren Ende des Scheins, hne den Schein zu berühren. Nun lässt der Partner den Schein ls, der Schein beginnt zu fallen und die Testpersn muss nun versuchen, den Schein zwischen Daumen und Wand festzuklemmen, sdass er nicht mehr weiter fällt. Kann das gelingen? Welche Reaktinszeit muss die Testpersn halten, wenn es ihr gelingt? Reaktinslineal Der Stab wird vn einem Partner am beren Ende gehalten. Die Testpersn, deren Reaktinszeit bestimmt werden sll, hält den Stab am unteren Ende (= Nullmarke) lcker mit der Hand umschlssen, hne den Stab zu berühren der ihn gar festzuhalten. Der Partner lässt den Stab ls und die Testpersn muss nun den nach unten gleitenden Stab festhalten. Aus der Fallstrecke kann man die Reaktinszeit ermitteln franz kranzinger DataStudi

2 FK010 Reaktinszeit.dc Überblick Zeitbedarf: 2 Unterrichtsstunden (ca 90 Minuten) Klassenstufe: 8-13 Schwierigkeitsgrad: 4 Kraftplattfrm Xplrer-GLX Bild 02 Kern: Die Schülerinnen und Schüler messen im Sprt- der Physikunterricht ihre Reaktinszeiten vr und nach einer entsprechenden Trainingsphase. Die Physik stellt die ntwendigen Sensren zur Verfügung ein ideal fächerübergreifendes Experiment in mehrfacher Hinsicht. Beschreibung: Mit dem eingebauten Sund-Sensr im Xplrer-GLK wird das Schallsignal beim Startschuss aufgenmmen. Mit der Kraftplattfrm, wird die Krafteinwirkung beim Start gemessen. Aus dem Vergleich der beiden Diagramme (I-t-Diagramm und F-t-Diagramm) kann man auf die Reaktinszeit schließen. Eventuell kann man einen Startblck mit einem hinreichend starken Klebeband aus dem Baumarkt auf der Kraftplattfrm befestigen ODER man befestigt prvisrisch Bremskeile auf der Kraftplattfrm. Für die Messung spielt es allerdings keine Rlle, welche der Varianten gewählt wird, denn für die Messung genügt schn eine kleine Krafteinwirkung. Didaktische Hinweise Wesentlich ist bei diesem Experiment der fächerübergreifende Aspekt! Im Sprtunterricht werden der Startvrgang und die Verbesserung der Reaktinszeit trainiert. Mit Hilfe dieser experimentellen Anrdnung aus der Physiksammlung und dem Kmpetenzen aus dem Physikunterricht besteht eine erstaunliche einfache und dch relativ ptimale Möglichkeit, die Frtschritte durch das Training bjektiv zu überprüfen. Die Reaktinszeit vn Leistungssprtlern z.b. bei Deutschen Meisterschaften liegt im franz kranzinger DataStudi

3 FK010 Reaktinszeit.dc Bereich vn 0,18s. Schülerinnen und Schüler haben z.t. völlig falsche Vrstellungen über ihre eigene Reaktinszeit. Lernziele Die Schülerinnen und Schüler lernen mit dem Messerfassungssystem speziell mit dem Kraftsensr und dem Sundsensr kmpetent umzugehen. können in eigenen Experimenten zeigen, wie man aus den Kraft- und Sensr- Messdaten die Reaktinszeit der startenden Persn bestimmen kann. können handlungsrientiert zeigen, wie man Kmpetenzen aus dem Physikunterricht gewinnbringend für Lernziele des Sprtunterrichts einsetzen kann. Physikalischer Hintergrund Mit dem Sundsensr zeichnet der Xplrer-GLX das Startsignal der Starterpistle auf. Das entsprechende Signal unterscheidet sich im Intensitäts-t-Diagramm deutlich vn den Umgebungsgeräuschen. Startet die Versuchspersn, liefert die Kraftplattfrm ein Signal, das im F-t-Diagramm deutlich zu erkennen ist. Legt man die beiden Diagramm I-t-Diagramm und F-t-Diagramm übereinander, kann man auf der t-achse die Reaktinszeit direkt ablesen. Selbstverständlich können auf diese Weise auch Fehlstarts aufgedeckt werden. Bei den internatinalen Wettbewerben wird eine ähnliche Methde zur Fehlstart-Erkennung eingesetzt. Drt wird allerdings kein Sundsensr verwendet, sndern der Startschuss wird direkt vn der Pistle abgenmmen und an das Mess- und Erfassungssystem zur Fehlstarterkennung weitergegeben. Durchführung Vrbereitung: In einem ersten Schritt werden die Präknzepte der Schülerinnen und Schüler bzgl. der Reaktinszeiten vn Leistungssprtlern und sprtlich ungeübten Persnen diskutiert. Die Schülerinnen und Schüler machen Vrhersagen bzgl. ihrer eigenen Reaktinszeiten. Mit dem Reaktinslineal 1 werden Reaktinszeiten in dieser speziellen Situatin getestet. Im Physikunterricht wird die Messmethde in einer Trckenübung vrgeführt. Der Sundsensr, der im Xplrer-GLX eingebaut ist, wird getestet. Das Schallsignal der Startpistle wird aufgenmmen. VORSICHT: Man sllte srgfältig darauf achten, dass ein Schallsignal (z.b. der Schuss einer Startpistle), das im Freien erträglich wahrgenmmen wird, in einem Klassenzimmer unerträglich laut sein kann. Die Kraftplattfrm wird an den Xplrer-GLX angeschlssen und das Signal beim Starten aufgenmmen. Beide Sensrdaten werden in einem Diagramm übereinander gelegt und die Bestimmung der Reaktinszeit aus diesen beiden Diagrammen trainiert. 1 Reaktinslineal: Ein Hlzlineal wird vn einer Persn A am beren Ende gehalten. Die zu testende Persn B hält den Daumen und den Zeigefinger an der Vrder- und Rückseite des Lineals auf der Höhe der Nullmarke, hne das Lineal zu berühren. Die Aufgabe der Persn B besteht nun darin, das Lineal genau zu bebachten. In dem Mment, da die Persn A das Lineal ls lässt, muss die Persn B versuchen, das Lineal möglichst schnell zwischen Daumen und Zeigefinger einzuklemmen. Aus der Fallstrecke - direkt an der Haltemarke unter dem Daumen und Zeigefinger ablesbar kann man über t= (2s/g) die Reaktinszeit ausrechnen. Selbstverständlich kann man statt dem Hlzlineal auch eine Hlzleiste direkt mit den Reaktinszeiten beschriften. franz kranzinger DataStudi

4 FK010 Reaktinszeit.dc Eine passende DataStudi-Oberfläche wird knfiguriert, s dass sie im Einsatz zur Verfügung steht. Experiment Start 1. Jeder Schüler, jede Schülerin bekmmt eine Kpie der Experimentieranleitung und ein Schüler-Antwrt-Blatt. 2. Jedes Teammitglied hat bei der Messwertaufnahme eine spezielle Aufgabe. Nach einem Durchgang wechseln die Aufgaben. Wenn ein Team aus vier Persnen besteht, könnte das flgendermaßen aussehen: Schüler 1 Bereitet die Kraftplattfrm vr. Schüler 2 Bereitet die DataStudi-Oberfläche vr. Schüler 3 Bedient die Starterpistle der eine ähnliche Vrrichtung Schüler 4 Ist der Sprtler, dessen Reaktinszeit bestimmt wird. Im Wechsel wird die Reaktinszeit reihum bestimmt. Bewertung Im Sinne einer Przess- und der einer Prduktbewertung stellen sich eventuell flgende Fragen: Haben die Schüler die Ausstattung richtig angeschlssen? Sind sie entsprechend den Anweisungen vrgegangen? Haben die Schüler die Fragen auf dem Schüler-Antwrtblatt richtig beantwrtet. Haben die Teams mit den hier vrgestellten Experimenten die Reaktinszeiten entsprechend dem Trckentraining ausführen können? franz kranzinger DataStudi

5 FK010 Reaktinszeit.dc Schüler-Exp-Anleitung Reaktinszeit Einführung Im Sprtunterricht werden der Startvrgang und die Verbesserung der Reaktinszeit bei einem 100m- Lauf trainiert. Mit diesem Experiment besteht die Möglichkeit, den Frtschritte durch das Training bjektiv zu überprüfen. Geräteausstattung Cmputer mit einem USB- Anschluss Pasprt Xplrer-GLX (CONATEX Bestellnr.: ) DataStudi-Sftware (CONATEX Bestellnr.: ) Kraftplattfrm Bild 01 Xplrer-GLX Kraftplattfrm (CONATEX Bestellnr.: ) der 2-Achsen-Plattfrm (CONATEX Bestellnr.: Sicherheitshinweis: Achten Sie srgfältig auf die Anweisungen bei der Bedienung der Geräte! Hintergrund Mit dem eingebauten Sund-Sensr im Xplrer-GLX wird das Schallsignal beim Startschuss aufgenmmen. Mit der Kraftplattfrm, wird die Krafteinwirkung beim Start gemessen. Aus dem Vergleich der beiden Diagramme (I-t-Diagramm und F-t-Diagramm) kann man auf die Reaktinszeit schließen. Die Reaktinszeit vn Leistungssprtlern z.b. bei Deutschen Meisterschaften liegt im Bereich vn 0,18s. Vrhersage Vr der Messung mit dem Messerfassungssystem beantwrten Sie bitte den Teil des Schüler-Antwrtblattes, der sich mit den Vrhersagen befasst. Messung Cmputer-Setup 1. Schließen Sie den Xplrer-GLX am USB-Anschluss des Cmputers an. 2. Leider muss der Sund-Sensr des Xplrer-GLX im PASPORTAL-Fenster der DataStudi- Sftware manuell eingebunden werden. Im Menue vn DataStudi wird unter Einstellungen der Sundsensr des Xplrer-GLX gewählt. franz kranzinger DataStudi

6 FK010 Reaktinszeit.dc 3. Die Kraftplattfrm wird am Xplrer-GLX angeschlssen. 4. Nun knfiguriert man die DataStudi-Sftware in flgender Weise: a. Das Sundsignal wird in einem Diagramm (in der Data-Studi-Sftware Graph genannt) über der Zeit ausgegeben. b. Die Kraft (Signal vn der Kraftplattfrm) wird im gleichen Diagramm über der Zeit abgetragen ODER in einem weiteren Diagramm direkt unterhalb des Sund-t-Diagramms ausgegeben. c. Durch Vergleich der beiden Diagramm ermitteln man die Reaktinszeit des getestet Läufers der der getesteten Läuferin. Ausstattungs-Setup Mit der Startpistle erflgt der Start des 100m-Laufes in gewhnter Weise. Messwerterfassung (Datenaufnahme) 1. Das Sund-t-Diagramm liefert auf der t-achse das Schallsignal, das man dem Startschuss zurdnen kann. 2. Das Kraft-t-Diagramm liefert auf der t-achse das Signal für die Reaktin der startenden Persn. 3. Aus den beiden Diagramm kann man die Reaktinszeit ablesen. Ausblicke Literatur [01] Handbuch zum Xplrer-GLX [02] passende Sprt-Literatur in der Sprtbiblithek [03] Internet franz kranzinger DataStudi

7 FK010 Reaktinszeit.dc Schülerantwrtblatt Verwenden Sie zur Beantwrtung der flgenden Fragen geeignete Ressurcen (Schulbuch, Schulbiblithek, Internet, Expertenwissen ) [A] Definitinen Begriffe [A.01] [A.02] [A.03] [A.04] Was versteht man unter der Reaktinszeit eines Menschen. Wie funktiniert das s genannte Reaktinslineal. Wie bestimmt man auf internatinalen Leichtathletik-Veranstaltungen die Fehlstarts? Vn welchen Randbedingungen hängt die Reaktinszeit eines Menschen ab? Wie kann man sie psitiv der negativ beeinflussen. [B] Vrhersagen [B.01] [B.02] [B.03] [B.04] Welche Reaktinszeiten erwarten Sie bei einer nicht trainierten Persn. Welche Reaktinszeiten haben durchtrainierte Spitzenathleten? Welche Reaktinszeiten erwarten Sie bei Ihnen selbst? Erwarten Sie einen Unterschied zwischen der Reaktinszeit beim 100m-Start und dem Test beim Reaktinslineal? Wenn ja diskutieren Sie die möglichen Ursachen! [C] Messung [C.01] [C.02] Bestimmen Sie mit dem Reaktinslineal die Reaktinszeiten Ihres Teams! a. Dkumentieren Sie Ihre Messwerte! Nehmen Sie bei den 100m-Starts das Sund-t-Diagramm und das Kraft-t-Diagramm auf. a. Analysieren Sie die aufgenmmenen Diagramme b. Bestimmen Sie daraus die Reaktinszeiten bei den 100m-Starts. [D] Analyse - Alltagsbezug [D.01] [D.02] [D.03] [D.04] [D.05] Wie passt die mit dem Messerfassungs-System gemessene Zeit zu den Reaktinszeiten, die man mit einem Reaktinslineal (siehe Bild 01) bestimmen kann? Wie kann man die Reaktinszeit durch gezieltes Training verbessern? Welche Rlle spielt die Reaktinszeit im Straßenverkehr? Welche Regeln aus der Fahrschul- Therie gehen vn welchen Reaktinszeiten der Menschen aus? Welche Rlle spielt die Reaktinszeit bei einem Pilt in einem Kampfjet, er mit Überschallgeschwindigkeit in Bdennähe fliegt? Können diese Pilten überhaupt auf die Hindernisse reagieren, die vr dem Flugzeug auftauchen? Welche weiteren Alltagsbezüge können Sie diskutieren? franz kranzinger DataStudi

8 FK010 Reaktinszeit.dc Lehrerinfrmatins-Seite Reaktinszeiten vn Leistungssprtlern: aus Bewegungslehre Peter Röthig al. Limpert-Verlag ISDN EM 86 DLM85 Bereich 10,91s 11,29 11,31s-11,84s 11,91s-12,27s Reaktinszeit 0,18s 0,17s 0,19s 10m-Zeit 2.03s 2,08s 2,13s 30m-Zeit 4,20s 4,30s 4,46s 60m-Zeit 7,13s 7,36s 7,67s 80m-Zeit 9,11s 9,42s 9,85s 100m-Zeit 11,15s 11,55s 12,08s Die Auswertung dieser Zeiten zeigt, dass sich die Werte erst nach 30m stärker unterscheiden. Wie sehen die Daten der Schülerinnen und Schüler im Vergleich dazu aus? Kampfpilten, die mit Überschall in Bdennähe fliegen, bewegen sich in einer Sekunde mehrere hundert Meter weit. Während der Reaktinszeit bewegt sich die Maschine eine erstaunliche Strecke weiter. D.h. die Landschaft, die der Pilt direkt vr sich sieht, ist schn längst hinter der Maschine. Slche bdennahen Überschallflüge werden wahrscheinlich aus diesem Grunde durch einen Autpilten gesteuert. Kraftplattfrm Bild 03 Xplrer-GLX franz kranzinger DataStudi