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Lehrszenario: Videoanalyse Fallbeschleunigung an der Atwood´schen Fallmaschine

Samstag, 2. Februar 2013

Das zweite Lehrszenario, das Lehramtsstudierende im Rahmen unserer Lehrveranstaltung “Multimediale Lernumgebungen” entwickelt haben, zeigt einen weiteren Weg, die Fallbeschleunigung zu bestimmen. Auch hier kommt die Videoanalyse-App “Vernier Video Physics” zum Einsatz. Der freie Fall wird an der Atwood´schen Fallmaschine abgebremst und dadurch für die Videoanalyse leichter analysierbar. Das Szenario, in dem die Fallbeschleunigung beim schiefen Wurf ermittelt wurde, wird im ersten Blogbeitrag dieser Serie beschrieben. Alle untersuchten Apps finden sich auf der Learners´Garden Plattform .

    

Bestimmung der Fallbeschleunigung
Mit der Atwood´schen Fallmaschine lassen sich die Gesetze der gleich – mäßig beschleunigten Bewegung nachweisen. In diesem Experiment geht es um die Bestimmung der Fallbeschleunigung g. Die schwere Masse m sorgt für die Beschleunigung während die Gesamtmasse 2 x M + m beschleunigt wird.

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Kalibrieren und filmen
Um möglichst genaue Messdaten zu erhalten, wird parallel zur Kameraebene des iPads ein Meterstab ins Bild gesetzt, der Koordinatenursprung in der App festgelegt und die App bezogen auf den abgebildeten Meterstab kalibriert.

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Schrittweise markieren
Nach der Aufnahme kann der Fall der Masse am iPad Bild für Bild zeitsynchron dargestellt werden. Mit dem Finger markieren die Schüler in jedem Einzelbild der Sequenz die genaue Position der fallenden Masse. Die App generiert aus diesen Informationen einen Graphen, der die Grundlage bildet für die weiteren Berechnungen.

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Ableiten und berechnen
Aus dem Weg-Zeit-Diagramm wird mit der App das Geschwindigkeit-Zeit-Diagramm abgeleitet. Aus der Steigung der darin sichtbaren Geraden und der folgenden Formel lässt sich schließlich die Fallbeschleunigung g berechnen.
Newtonsches Gesetz: F = m x a

(2 x M + m) x a = m x g

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Diskutieren und auswerten
Die Graphen der Messungen der Schülerinnen und Schüler werden an das Smartboard übertragen und dort gemeinsam ausgewertet.

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Lehrszenario: Videoanalyse mit dem iPad
Der schiefe Wurf

Samstag, 2. Februar 2013

In unserer aktuellen Lehrveranstaltung “Multimediale Lernumgebungen” für Lehramtsstudierende mit dem Wahlfach Physik haben wir – wie schon in den vorangehenden Semestern – Lernumgebungen gestaltet und untersucht bei denen Smartphones oder Tablets zum Einsatz kommen. Insbesondere wurden Apps untersucht und bewertet, die in diesem Kontext nützlich sein könnten.
Die Liste der bisher untersuchten Apps findet sich auf der Learners´ Garden-Plattform. Zum Abschluss des Semesters präsentierten die Studierenden wirklich spannende Unterrichtsszenarien, die ich hier in Kurzform dokumentieren will. Zunächst werden zwei Szenarien vorgestellt, in denen das Verfahren der Videoanalyse genutzt wird, um physikalische Zusammenhänge zu erkennen. Bei der physikalischen Videoanalyse geht es um die Bewegung von Objekten und die physikalische Beschreibung und Auswertung dieser Bewegung. Hier untersuchten die Studierenden die Fallbeschleunigung beim schiefen Wurf und nutzten für die Videoanalyse die iPad-App “Vernier Video Physics” .

    

Der schiefe Wurf
Es geht darum, einen Ball zu werfen, dabei seine Bewegungskoordinaten zeitbezogen aufzuzeichnen und dann aus der Auswertung der Daten die Fallbeschleunigung des Balls zu ermitteln.

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Die App “Vernier Video Physics” nutzt die interne Kamera des iPads. Dadurch sind die Schüler örtlich unabhängig und können entsprechende Messungen auch außerhalb des Klassenraums durchführen. Hier z.B. im Flur unserer Universität.

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Kalibrieren und filmen
Um möglichst genaue Messdaten zu erhalten, wird parallel zur Kameraebene des iPads ein Meterstab ins Bild gesetzt, der Koordinatenursprung in der App festgelegt und die App bezogen auf den abgebildeten Meterstab kalibriert.

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Schrittweise markieren
Nach der Aufnahme kann der Wurf am iPad Bild für Bild schrittweise dargestellt werden. Mit dem Finger markieren die Schüler in jedem Einzelbild der Sequenz die genaue Position des Balls. Die App generiert aus diesen Informationen einen Graphen, der die Grundlage bildet für die weiteren Berechnungen.

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Auswerten
Aus dem Weg-Zeit-Diagramm wird mit der App das Geschwindigkeit-Zeit-Diagramm abgeleitet. Aus der Steigung der darin sichtbaren Geraden und der folgenden Formel lässt sich schließlich die Fallbeschleunigung a berechnen.
formel

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Video Stapel

Sonntag, 20. Februar 2011

Quelle: Kunsthochschule Kassel, http://www.fragen-zur-kunst.de

Eine schöne Form, Videos zu stapeln und assoziativ zu präsentieren zeigt hier die Kunsthochschule Kassel anlässlich der documenta 12 im Jahr 2007. Leider nur mit Flash lauffähig. Eine Adaption eines solchen Designs auf HTML5 und Javascript würde es möglich machen, Vergleichbares auch auf Ipad, Iphones etc. verfügbar zu machen.

Paul Watzlawick

Montag, 11. Mai 2009

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Radikaler Konstruktivismus 2

Sonntag, 10. Mai 2009

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Radikaler Konstruktivismus 1

Freitag, 8. Mai 2009

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Ernst von Glasersfeld

Mittwoch, 6. Mai 2009

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