Überprüfung der Genauigkeit eines Fahrradtachos

Ähnliche Dokumente
Schülerexperiment: Bestimmung der Geschwindigkeit eines Körpers

Schülerexperiment: Dichtebestimmung

Schülerexperiment: Dichtebestimmung

Schülerexperiment: Messen elektrischer Größen und Erstellen von Kennlinien

Schülerexperiment: Bestimmung der Beschleunigung von Körpern (bei Smartphone-Einsatz)

Schülerexperiment: Bestimmung der Beschleunigung von Körpern (bei Metronom-Einsatz)

Schülerexperiment: Dehnungs-Kraft-Diagramme und Hooke scher Bereich

Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I der Humboldt-Universität zu Berlin Institut für Physik Physikalisches Grundpraktikum.

Seminar/Übung. Grundlagen der Fachdidaktik B2 SS 2008 Michael Pscherer

Illustrierende Aufgaben zum LehrplanPLUS. Fahrleistungen eines Motorrades

Schülerexperiment: Abbildung durch eine Sammellinse

Illustrierende Aufgaben zum LehrplanPLUS. Realschule, Physik, Jahrgangsstufen 8 und 9. Wasserkocher

Ortsfaktor Stand: Kompetenzen und Kompetenzerwartungen

Versuch 11 Einführungsversuch

Physikalisches Grundpraktikum I

Periodendauer eines Fadenpendels 9/10

Einführungsseminar S1 Elemente der Fehlerrechnung. Physikalisches Praktikum der Fakultät für Physik und Astronomie Ruhr-Universität Bochum

Schülerexperiment: Untersuchung von Stromstärken und Spannungen in Reihen- und Parallelschaltungen

Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I der Humboldt-Universität zu Berlin Institut für Physik Physikalisches Grundpraktikum.

Lösungen und Hinweise zu den Arbeitsaufträgen, Heimversuchen und Aufgaben

Beispiele für Leistungsaufgaben: Flächeninhalt ebener Figuren

Arbeitsweisen der Physik

SMART. Sammlung mathematischer Aufgaben als Hypertext mit TEX. Grundlagen (Physik)

Protokoll zur Smartphone- App Phyphox

Name: Punkte: Note Ø: Achtung! Es gibt Abzüge für schlechte Darstellung: Klasse 7b Klassenarbeit in Physik

Schülerexperiment: Einfache elektrische Schaltungen aus dem Alltag

Kinematik - Multiinterview

Albertus-Magnus-Gymnasium Bergisch Gladbach. Leistungskonzept Physik Beurteilungsbereich Klausuren Kriterien zur sonstigen Mitarbeit.

Stromstärken und Spannungen in einer elektrischen Schaltung

Protokoll zum Versuch: Atwood'sche Fallmaschine

Klassische Experimentalphysik I Übungsblatt 3 WS 2014/2015

M0 BIO - Reaktionszeit

Aufgabe: Fehler und Fehlerquellen am Bsp. Knochenaufbau

Druckunterschied und Windgeschwindigkeit

Bewegungsgesetze der geradlinig gleichförmigen Bewegung mit dem Timer 2-1

Versuch zum Einführungspraktikum Dünne Linsen

SMART. Sammlung mathematischer Aufgaben als Hypertext mit TEX. Grundlagen (Physik)

Fehlerbalken im Anfängerunterricht? Auswertung von Schülerexperimenten in Klasse 7

Klassenarbeit - Mechanik

Physikalisches Anfängerpraktikum Teil 2 Elektrizitätslehre. Protokollant: Sven Köppel Matr.-Nr Physik Bachelor 2.

Institut für Physik und Werkstoffe Labor für Physik

1 t in s. 1.1 Geben Sie die Zeitabschnitte (1; 2 ; 3; 4 und / oder 5) an, in denen sich der Wagen nach rechts bewegt.

Systematische und zufällige Messabweichungen bei Experimenten

Kommentiertes Musterprotokoll zum Versuch. g-bestimmung mit Hilfe des freien Falls und der Atwoodschen Fallmaschine

Trägheitsmoment - Steinerscher Satz

Arbeitsblatt : Messungen zum Energieumsatz beim Gehen

Arbeitsblatt: Studium einfacher Bewegungen Freier Fall

Einführung in die Theorie der Messfehler

C NTG 8.1 Stoffe und Reaktionen. Überblick über die Energieformen, Energieerhaltungssatz

Das Hookesche Gesetz (Artikelnr.: P )

1 Messfehler. 1.1 Systematischer Fehler. 1.2 Statistische Fehler

Physik-Übung * Jahrgangsstufe 8 * Elektrische Widerstände Blatt 1

Stellungnahme zum Artikel LEIVTEC XV3 sind die Messwerte wirklich plausibel? in der ADAC Rechtszeitschrift DAR vom Januar 2014

Auswertung: Lichtgeschwindigkeit. Marcel Köpke & Axel Müller Gruppe 7

Längenmaße umwandeln - Die Spaghetti-Aufgabe

Effizienz einer Solarzelle in Abhängigkeit vom Winkel der Einstrahlung

Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I Humboldt-Universität zu Berlin Institut für Physik Physikalisches Grundpraktikum.

Physikprotokoll: Fehlerrechnung. Martin Henning / Torben Zech / Abdurrahman Namdar / Juni 2006

Videoanalyse zu s ~ t² Stand: Kompetenzen und Kompetenzerwartungen

ZUM UMGANG MIT MESSUNSICHERHEITEN IM PHYSIKUNTERRICHT. 25. Oktober Didaktik der Physik Julia Glomski und Burkhard Priemer

Praktikum Klasse 9. Einführung in das Praktikum:

Der spezifische Widerstand von Drähten (Artikelnr.: P )

Illustrierende Aufgaben zum LehrplanPLUS. Realschule, Mathematik, Jahrgangsstufe 6. Flächen modellieren. Stand:

Messunsicherheit 1 beim Messen physikalischer Größen sinnvolle Ziffern

Ein Lichtstrahl fällt aus der Luft ins Wasser. Man hat den Einfallswinkel α und den Brechungswinkel β gemessen und in folgende Tabelle eingetragen.

Fadenpendel (M1) Ziel des Versuches. Theoretischer Hintergrund

Auswertung. A07: Maxwellsches Rad

Gymnasium Koblenzer Straße, Grundkurs EF Physik 1. Halbjahr 2012/13

Einstiege: Umfang eines Kreises

Kompetenzen überprüfen, aber wie? Folie 1

Versuchsprotokoll. Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I Institut für Physik. Versuch O10: Linsensysteme Arbeitsplatz Nr.

ARBEITSBLATT STUDIUM EINFACHER BEWEGUNGEN

Schüler in Sachsen haben ab Klassenstufe 8 das Fach Profil (3 Wochenstunden)

Praktikum Physik. Protokoll zum Versuch 4: Schallwellen. Durchgeführt am Gruppe X

Grundpraktikum A T7 Spezifische Wärmekapazität idealer Gase

Illustrierende Aufgaben zum LehrplanPLUS. Auftretende Kraft bei einem Fußballschuss

Spezifisches Methodenrepertoire der Physik. Kompetenzentwicklung am Beispiel des Experiments

Fadenpendel (M1) Ziel des Versuches. Theoretischer Hintergrund

Die experimentelle Arbeit - Einführung -

Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I Humboldt-Universität zu Berlin Institut für Physik Physikalisches Grundpraktikum.

Leistungsbewertung in der Sekundarstufe I. Vorgaben aus Schulgesetz und Kernlehrplan und Beispiele für deren Umsetzung

Station Strahlensätze Teil 2. Aufgabenblätter

Anleitung zum Physikpraktikum für Oberstufenlehrpersonen Einführungsversuch (EV) Herbstsemester Physik-Institut der Universität Zürich

3. Versuch M2 - Trägheitsmomente. zum Physikalischen Praktikum

Gleichungen und Formeln Umkehraufgaben bei Rechtecken

VA TYP 1 Korrekturvorgaben

Gegeben ist die in Abbildung 1 dargestellte zentrische Schubkurbel mit den Längen a=50mm und b=200mm. Zu bestimmen sind:

Leistungsnachweise mit zwei Anspruchsniveaus

Zentrale Prüfungen 2009

Illustrierende Aufgaben zum LehrplanPLUS

Protokoll Grundpraktikum: F0: Auswertung und Präsentation von Messdaten

Kommunizieren zu Flächen

Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I der Humboldt-Universität zu Berlin Institut für Physik Physikalisches Grundpraktikum.

Aufnahmeprüfung 2014 LÖSUNGEN Mathematik Serie 5 (60 Min.)

IU1. Modul Universalkonstanten. Erdbeschleunigung

Bewegung. Ich kenne den Zusammenhang zwischen Geschwindigkeit und Weg. 19

Bewegungen im Alltag A 51

Kompetenzbereich. Kompetenz. Grössen, Funktionen, Daten und Zufall Operieren und Benennen

Transkript:

Überprüfung der Genauigkeit eines Fahrradtachos Stand: 26.08.2015 Jahrgangsstufen 7 Fach/Fächer Natur und Technik/ Schwerpunkt Physik Kompetenzerwartungen Die Schülerinnen und Schüler bestimmen experimentell auf der Grundlage eigener Messungen von Streckenlängen und Zeitspannen die Geschwindigkeit eines Körpers, reflektieren die Messgenauigkeit und halten den Versuchsaufbau, die Durchführung und ihre Ergebnisse in einem Protokoll fest. Seite 1 von 5

Aufgabe Marie und Jonas haben sich - angeregt von den Experimenten in der Schule vorgenommen zu überprüfen, wie genau eigentlich Maries Fahrradtacho ist. Ihre Messergebnisse haben sie auf einem Schmierzettel zusammen geschrieben: a) Erstelle zum Versuch von Jonas und Marie auf der Grundlage des Schmierzettels ein Versuchsprotokoll. Lege dir dazu am Besten ein bereits erstelltes Versuchsprotokoll daneben. Folgende Punkte sollten enthalten sein: Aufbau Beschreibung der Durchführung Durchführung/Messung Auswertung: Achte in deiner hier angelegten Tabelle darauf, dass die von dir bestimmte Geschwindigkeit, die auf den Messwerten von Marie und Jonas basiert, jeweils mit der angezeigten Tachogeschwindigkeit vergleichbar ist. Die Lehrerin von Jonas und Marie moniert, dass bei dem Versuch die Messungenauigkeiten nicht berücksichtigt wurden. b) Marie meint, der Fehler bei der Längenmessung könnte bei ca. 10 cm liegen. Prüfe die Richtigkeit der nachfolgenden Argumentationskette (z. B. durch geeignete Rechnungen) und hake die richtigen Aussagen ab. Wenn man sich in der Länge um 10 cm vermisst, dann wäre das bei einer Gesamtlänge von 10 m nur eine Abweichung von etwa 1 %. Damit beträgt die Abweichung bei der ermittelten Geschwindigkeit auch nur 1 %. Der Messfehler bei der Längenmessung spielt bei der Ermittlung der Geschwindigkeit also kaum eine Rolle. c) Finde im Internet einen geeigneten Test zur Reaktionszeitmessung und ermittle deine eigene Reaktionszeit. Erläutere, inwieweit die Verwendung einer sehr genauen Stoppuhr, die bis auf die hundertstel Sekunde genau messen kann, für den Versuch unerheblich ist. d) Bestimme für das Messverfahren, das Marie und Jonas verwendet haben, einmal die größte und einmal die kleinste Geschwindigkeit, die sich bei möglichst ungünstiger Berücksichtigung einer Seite 2 von 5

typischen Reaktionszeit ergeben kann. Du kannst davon ausgehen, dass die tatsächliche Geschwindigkeit des Fahrrads bei diesem Experiment in diesem Bereich lag. e) Vergleiche dein Ergebnis aus d) mit der Tachoanzeige und entscheide begründet, ob die Marie jetzt aufgrund ihrer Messergebnisse mit der Genauigkeit ihres Tachos wirklich zufrieden sein kann. f) Gib Marie und Jonas einen Verbesserungsvorschlag, wie sie ihre Messung genauer machen könnten. g) Erkläre, wie du das Versuchsprotokoll aus Teilaufgabe a) ändern würdest, damit die Lehrerin die Beiden nicht mehr wegen der fehlenden Berücksichtigung der Messgenauigkeiten tadeln kann. Hinweise zum Unterricht Diese Aufgabe sollte erst im Anschluss an das Schülerexperiment Bestimmen der Geschwindigkeit eines Körpers bearbeitet werden. Sie beabsichtigt, die beim Experimentieren erworbenen Kompetenzen, wie z. B. das Erstellen eines Versuchsprotokolls oder die Reflektion der Messgenauigkeit, zu vertiefen bzw. zu überprüfen. Weil die Aufgabe dem Experiment inhaltlich sehr nahe kommt und dort zudem der Aufbau eines Versuchsprotokolls genau thematisiert wurde, wird hier bewusst auf genaue Vorgaben zur Erstellung des Protokolls verzichtet. Dem in der Kompetenzerwartung geforderten Experimentieren unter Anleitung wird man aus diesem Grunde dennoch gerecht. Seite 3 von 5

Beispiele für Produkte und Lösungen der Schülerinnen und Schüler a) VERSUCHSPROTOKOLL Aufbau und Beschreibung der Durchführung Auf einer fest vorgegeben Strecke von 10 m wird die Zeit gemessen, die man benötigt, um sie mit dem Fahrrad zu durchfahren. Des Weiteren wird jeweils die dazugehörige Geschwindigkeit auf dem Tacho festgehalten. 10 m Durchführung/Messung Messgrößen: Streckenlänge s = 10,0 m Tachogeschw. in km/h 21 Zeit in s 1,89 Auswertung Berechnung der zugehörigen Geschwindigkeit mit dem Zusammenhang v = s Berechnete Geschw. in m/s 5,29 Berechnete Geschw. in km/h 19,0 Abweichung von der angezeigten Tachgeschw. in km/h 2,0 t b) Wenn man sich in der Länge um 10 cm vermisst, dann wäre das bei einer Gesamtlänge von 10 m nur eine Abweichung von etwa 1 %. Damit beträgt die Abweichung bei der ermittelten Geschwindigkeit auch nur 1 %. Der Messfehler bei der Längenmessung spielt bei der Ermittlung der Geschwindigkeit also kaum eine Rolle. c) z. B.: http://www.egopont.com/de/reaktionszeit-test Reaktionszeit: ca. ±0,2 s sowohl beim Start als auch beim Stoppvorgang. Daher ist im ungünstigsten Falle mit einer Ungenauigkeit in der Zeitmessung von bis zu 0,4 s zu rechnen. Eine Uhr, die auf die Zehntelsekunde genau misst, würde völlig ausreichen. d) Die Zeitmessung liegt im Bereich von 1,49 s und 2,29 s. v min = s 10 m = t 2,29 s 16 km h v max = s 10 m = t 1,49 s 24 km h Jonas und Marie können aus ihrer Messung folgern, dass die Geschwindigkeit, die das Fahrrad bei ihrem Experiment hatte, irgendwo zwischen 15,7 km h und 24,2 km h lag. Seite 4 von 5

e) Die Geschwindigkeit 21 km, die der Tacho beim Experiment angezeigt hat, liegt immerhin innerhalb h des ermittelten Geschwindigkeitsbereichs. Aufgrund der großen Messungenauigkeit lässt das Experiment aber keine gute Einschätzung zu, wie genau der Fahrradtacho tatsächlich arbeitet. f) Der ermittelte Geschwindigkeitsbereich sollte möglichst klein werden. Die Reaktionszeit, die verantwortlich für den großen Geschwindigkeitsbereich ist, kann aber nur mit hohem experimentellem Aufwand (z. B. Lichtschranken) ausgeschaltet werden. Jonas und Marie könnten aber die Messstrecke auf 100 m verlängern. Dann messen sie auch zehnmal größere Zeiten (im Bereich von 20 s) und der entstehende Fehler durch die Reaktionszeit (maximal im Bereich von einer halben Sekunde) spielt keine so große Rolle mehr. g) Man müsste statt der ermittelten Geschwindigkeit einen Geschwindigkeitsbereich angeben, in dem die tatsächliche Geschwindigkeit dann liegt. Seite 5 von 5