DENKSPORT PHYSIK - wichtiges Grundlagenbuch

[reik]

Ich grüße euch !
Ich möchte mal meine Meinung in diesem tollen Forum, welches mir nun schon seit einem Jahr eine große Hilfe beim Vorbereiten ist, niederschreiben.

Mir ist bereits während der Schulzeit aufgefallen, dass man als Schüler zum zwingenden Formelverwenden erzogen wird ohne letztendlich das Grundprinzip der Sachverhalte die man berechnet zu verstehen (ich war Physik LK)
Man fing ein neues Thema an, lernte wichtige Einheiten, lernte dazugehörige Grundformeln und rechnete die ersten Aufgaben. Auch das war stets gleich strukturiert. Für die ersten Aufgaben musste man die Werte nur in die Formeln einsetzten und fertig war man. Dann folgten Aufgaben, in denen man verschiede Formeln miteinander verknüpfte und so auf die Lösung kam. Es folgten meist unangekündigte Tests, wo man das ganze nochmal wiederholte. Glücklich sein konnte, wer zufällig den Tag zuvor gelernt hatte bzw. derjenige der sich sofort alles bei der Themaeinführung gemerkt, oder es sogar tatsächlich verstanden hatte .
Es folgte die Klassenarbeit für welche man spätestens immer topvorbereitet war und die schlechten Leistungen aus den Tests (so erging es mir immer) mit trockenen 12, 13 oder 14 Punkten ausbadete .
Das nächste Thema folgte, der Stoff vom vorherigen wurde schließlich vergessen. Genau so würde ich das Lernen an der Schule im Nachhinein sehen
Nun ist man aus der Schule raus, hat sein ABI in der Tasche, hat schon die tollsten Sachen berechnet aber wirklich fundiertes physikalisches Verständnis ist häufig nicht vorhanden und viele Sachen sind ohne Tafelwerk schlicht nicht zu meistern. Das als kleiner Exkurs
Und nun möchte ich an dieser Stelle das Buch DENKSPORT PHYSIK anführen. Ich habe dieses Buch selbst aufgrund der Empfehlungen in diesem Forum gekauft und bin im Nachhinein sehr glücklich über diese Entscheidung und Dankbar über die Empfehlungen. Dieses Buch greift genau dort unter die Arme, wo die meisten Schüler Probleme haben, nämlich bei den absoluten Basics. Während man das Buch liest hat man einen dauerhaften "A-HA-Effekt" und viele Fragen die man sich gestellt hatte werden beantwortet. Jedoch möchte ich auf etwas völlig anderes hinaus - nämlich auf die Herangehensweise, die man durch dieses Buch neu erlernt und die ich hier explizit für alle die ihre BU wie ich noch vor sich haben an folgenden Beispielen darstellen möchte.

Beispielaufgabe Nr. 1
(Quelle: Carsten Roelecke, Der Pilotentest, Hesse/Schrader, Eichborn Verlag AG, Frankfurt am Main, 2007, S. 143)

Mit welcher Kraft zieht eine Lokomotive einen Zug der Gesamtmasse 800t eine Strecke mit 5% Steigung hinauf? Sehen Sie von Reibungsverlusten ab.

Das ist wohl eine der bekanntesten Aufgabenstellungen, welche man auch in ähnlicher Form im Forum finden kann.
Schaut man in die Musterlösung zu dieser Aufgabe, sieht man die typische (natürlich völlig korrekte) Schülerherangehensweise:

- Es gilt für die Schiefe Ebene: Fh/Fg = h/l für Fg = m*g
- Steigung (Verhältnis von Höhenunterschied zu Längenunterschied):
h/l = 5/100 = 5%
- Auflösen nach der Hangabtriebskraft: Fh = m*g*0,05

Rechnung: Fh = 800000 kg * 9,81 m/s² * 0,05 = 392,4 kN

Man sollte erwähnen, dass dies die völlig korrekte Lösung ist und jeder Lehrer sich darüber freuen wird. Okay - aber wir haben in der BU multiple choice, brauchen also nur "recht genaue" Werte und das so schnell wie irgendmöglich. Also warum nicht ein bisschen anders rangehen?

Diese Lok wiegt 800t. Das sind 800.000 Kg. Wollen wir das in Newton umrechnen, reicht der grobe Faktor x10 (Also 1 kg ~ 10 N) = 8.000.000 N. Nun kennt jeder die Angabe 5% Steigung, spätestens seit er Auto fährt und weiß, dass das 5 Meter auf 100 Meter sind. Das heißt also, dass an der Lok eine Arbeit von 8.000.000 N * 5 m verrichtet werden muss = 40.000.000 Nm (oder physikalischer: 800000 Kg haben in 5 Meter Höhe eine potentielle Energie von ...). Nun haben wir einen Weg von 100 m, was eine deutlich geringer Kraft benötigt um diese Arbeit zu verrichten, also: 40.000.000 Nm / 100m = 400.000 N = 400 kN.

Wir haben hierfür praktisch keine Formeln benötigt, sondern nur ein wenig die Einheiten im Auge behalten um auf die Lösung zu kommen. Jetzt ein weiteres Beispiel (Quelle: a.a.O., S. 144)

Mit welcher Geschwindigkeit hebt ein Kran mit einem 15 kW leistungsstarken Motor eine Last von 0,3t?

Muterlösung:

- Leistung bedeutet: P = W/t
- Arbeit: W = F*s, Kraft: F = m*g » P = m*g*s/t » P = m*g*v
- Auflösen nach Geschwindigkeit: v = P/(m*g)

Rechnung: v= 15000W/(300kg*9,81 m/s²) = 5,097 (J/s) / (kg* m/s²) = 5,097 (Nm/s)/N = 5,097 Nm/Ns = 5,1 m/s

Das ist wieder eine völlig korrekte Herangehensweise! Aber warum nicht mal anders?

Wir wissen das 15kW = 15.000 Watt sind. Watt ist nichts weiter als "Arbeit pro Zeit" also 15.000 Nm/s. Ich erwähnte in der vorigen Aufgabe schon, das 1 kg = 10 N sind, also 0,3t = 300kg = 3000N. Nun rechnet man einfach 15.000 Nm/s durch 3000 N und kommt auf 5 m/s.

Ich hoffe es wird offensichtlich was ich versuche loszuwerden und wo die Vereinfachung besteht. Auf diese Art des Lösens geht das Buch "DENKSPORT PHYSIK" ein und ich fand das für mich äußerst hilfreich. Es mag durchaus sein, dass das einige von euch für zu unstrukturiert empfinden aber wenn es nur einem in diesem Forum weiterhelfen sollte, hat sich mein Thread hier gelohnt.


Mit freundlichen Grüßen - Reik

[lordmyder]

Schöner Beitrag! Mir haste damit weitergeholfen!

[O.B.]

Und ich dachte schon dass ich der einzige in Deutschland bin, der einen derart "sinnvollen" Physikunterricht genießen darf.

Werde mir das Buch sicherlich besorgen (muss ja als Schüler eh fleißig Geld für Bücher ausgeben um die Wirtschaft anzukurbeln)
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A320

[nikidom]

Ja cooler Beitrag! Hab mir das Buch auch gekauft und bin grad am Durcharbeiten !! Also wär super, wenn du noch einige Arten von solchen Aufgaben posten könntest....
Is ne super Stütze!!!

lg domi
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Man erschafft sein Leben durch seine Gedanken!
Abitur08 -> BU: Feb08 -> FQ: Aug08
LRT-Studium ab Okt08
Swiss-Bewerbung Frühjahr 09

[Chris88]

Hallo Reik

Vielen Dank für diesen tollen Beitrag. Du sprichst mir aus der Seele. Genau diese sture Anwendung von irgendwelchen Formeln, deren Hintergrund man meist nicht einmal versteht, hat mich am Unterricht in der Schule ständig gestört.
Ich habe Aufgaben meist auch immer so gelöst, wie du es hier wunderbar vorgeführt hast. Einfach logisch überlegen und vor allem die Einheiten beachten. Ich hatte deshalb sehr oft "Streit" mit meinem Physiklehrer, weil ich ihn desöfteren (seiner Meinung nach) bloß gestellt habe. Eine Aufgabe die er in 10 Minuten berechnet hat mit 100 Formeln, habe ich durch einfaches Nachdenken in wenigen Schritten und viel nachvollziehbarer gelöst.
Nur leider fehlt den Lehrern dafür manchmal das Verständnis und sie beharren auf ihren eingefahrenen Strukturen...

Und ich denke die Aufgaben in der BU zielen genau darauf ab. Man versucht Leute zu finden, die nicht vor der BU 1000 Formeln auswendig lernen und dann dort krampfhaft versuchen anzuwenden, sondern solche, die ein logisches Grundverständnis der Physik haben und vorallem verstehen, was sie dort berechnen.

Also lange Rede kurzer Sinn: Ich bedanke mich für diesen schon längst überfälligen Beitrag und hoffe, dass viele Leute sich das zu Herzen nehmen und erkennen, dass man vor der BU keine Angst haben braucht, so lange man ein wenig physikalisches Grundverständnis und Logik mitbringt

Gruß Chris

[Dreamliner]

Hey Reik

Danke für die Emfpehlung.Dadurch ist mal wieder sich geworden,wie wichti und hilfreich das Buch für die BU bezüglich Physik ist.Daher werde ich das Buch auch besorgen,wenn es an der Zeit ist
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