Tag der offenen Tür 2015 in Physik

Am Tag der offenen Tür hatten die Schüler der Grundschulen die Möglichkeit in den Physikräumen verschiedene spannende Experimente durchzuführen und selbstständig mit dem SMART-Board zu arbeiten.

Pauline und Lotti brachten ohne Berührung mit ihrem „Zauberstab“ den anderen Stab zum Drehen. Anschließend fügten sie ihr Bild im SMART-Board ein, passten die Größe an und unterschrieben.

S.Birr

Physik einmal anders

Das Magnetfeld – eine Kraft, welche sich aus natürlichen und industriellen Quellen zusammensetzt. Mit dem Vorwissen, das wir aus dem Physik Unterricht der letzten Jahre hatten, lernten wir nun auch das Erdmagnetfeld kennen. Dieses besteht aus Innenfeld, das Feld des Erdkörpers, und dem Außenfeld, das Feld aus der Wechselwirkung zwischen Erde und Sonne. Darüber hinaus gibt es industrielle Magnetfelder wie z.B. das von elektrischen Anlagen, Motoren, etc. Das Messinstrument zur Messung des Magnetfeldes ist das Magnetometer. Man misst die Summe aller Magnetfelder an dem jeweiligen Messpunkt, das natürliche und das industriell erzeugte Signal.

Bei der Projektwoche des Physikkurses der 11ten Jahrgangsstufe des Immanuel-Kant-Gymnasiums Teltow, unterrichtet von Frau Lehmann, befassten wir uns mit diesem Thema. Unterstützt wurde das Projekt von Herrn Webers und Frau Heller. Am Montag, dem ersten Tag unserer Projektwoche, fand sich unser Kurs morgens im  GFZ Potsdam auf dem Telegrafenberg ein. Nach einer kurzen Einführung über den Verlauf der Woche, stiegen wir dann auch gleich in das Thema „Erdmagnetfeld“ ein. Hierbei erhielten wir grundlegende  Informationen zum Aufbau der Erde und zum Magnetfeld. Anschließend hatten wir die Möglichkeit, aktuell von einem Magnetometer gemessene Daten des Erdmagnetfeldes in ihrem zeitlichen Verlauf auf dem Bildschirm für uns sichtbar zu machen. Anschließend erzeugten wir mit einer Spule ein künstliches Magnetfeld, indem wir einen Strom anlegten. Das Magnetometer, welches sich in unmittelbarer Nähe befand, registrierte die Daten, die über ein Computerprogramm gesammelt und auf einem Bildschirm in Diagrammform darstellt wurden. Hiermit konnten wir die Reichweite eines Magnetfeldes der Spule bestimmen.

Eine umfangreiche Einweisung in neue wie alte Messgeräte stieß bei vielen Schülern auf großes Interesse. Wir benutzten die elektronischen Messgeräte zur Messung und Datenerfassung auf einem künstlich angelegten Testfeld auf dem Gelände. Bei der Auswertung dieser Daten konnten wir so feststellen, an welchen Messpunkten magnetisch wirksame Objekte im Erdboden vergraben waren, da wir ein dreidimensionales Diagramm erstellen konnten. Die Untersuchung zum Testfeld verdeutlicht in einfacher Form die Arbeiten der Lagerstättenerkundung in der angewandten Geophysik, das heißt zur Lokalisierung von Rohstoffvorkommen in der Erdkruste.

Darüber hinaus lernten wir, wie man mit Hilfe des mechanischen Erdinduktors den Winkel der Inklination. Daraus erhält man Informationen zum Verlauf der Erdmagnetfeldlinien.

Im Rahmen der Exkursion zum geomagnetischen Observatorium in Niemegk erhielten wir in  einem umfangreichen Vortrag aufschlussreiche Informationen zum Erdmagnetfeld und zur Tätigkeit des Observatoriums. Die Führung über das Gelände gab uns einen ersten Eindruck über die verschiedenen Observatoriumseinrichtungen. Der Mitarbeiter erläuterte uns, wie die einzelnen Messgeräte funktionieren und wie diese äußerst sensiblen Gerätschaften benutzt werden und wurden, um weitere Informationen über das Magnetfeld zu erfahren. Letztendlich besuchten wir noch das kleine Museum, das sich auch auf dem Gelände befindet. Hier hatten wir die Möglichkeit, ältere wie auch neue Exemplare der Messtechnik zu inspizieren.

Am Ende der Woche lernten wir, wie man rechnerisch über den Differentialquotienten eine Näherungsgerade für Messwerte  ermittelt.

Bei einem Besuch im paläomagnetischen Labor des GFZ erfuhren wir etwas darüber, wie in einer speziell dafür vorgesehenen röhrenförmigen Apparatur diverse Gesteinsproben untersucht werden. Aus der Art der Magnetisierung der Proben kann man u.a. ihre Herkunft bestimmen. Des Weiteren hatten wir auch die Möglichkeit, uns dort mit einem Forscher über das Wandern und gegebenenfalls sogar das Umpolen der Magnetpole zu unterhalten. Uns wurde dargestellt, dass sich das Magnetfeld permanent verändert und bewegt. Daraus können möglicherweise in Zukunft auch neue Gefahren und Veränderungen entstehen, mit denen wir uns als Menschheit bisher noch gar nicht auseinandergesetzt haben.

 

Erstmals setzten wir uns dann mit geomagnetischen Daten und deren Auswertung auseinander. Die Daten waren im geomagnetischen Observatorium Niemegk gewonnen worden und wurden nun von uns bearbeitet. Hierbei lernten wir, wie man auch mit großen Datenmengen – in dem Fall etwa 10 000 Messwerte - am PC arbeitet. Dabei ging es darum, kleine Feldvariationen aus den registrierten Messwerten des geomagnetischen Feldes rechnerisch abzutrennen, um sie danach bezüglich ihres physikalischen Inhaltes näher zu diskutieren.

Bei der Besichtigung des großen Refraktors stellten wir noch einmal fest, wie wichtig die Einordnung der Erde im Sonnensystem ist. Das dort stehende Teleskop konnten wir hierbei näher inspizieren und hatten die Chance uns die Technik der Kuppelkonstruktion erläutern zu lassen. 

Diese überaus interessante Woche endete für uns mit der Ausgabe der Urkunden durch Herrn Webers. Wir hoffen dass auch die Schüler der nachfolgenden Jahrgangsstufen die Chance ergreifen, an solch einem Praktikum teilzunehmen.

 

von D. Sommer, F. Pethers, J. Schwarze

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