Kon Te Xis - Arbeitshefte 3/2010. [antikvár]

HERZLICH WILLKOMMEN Liebe Lehrerinnen und liebe Lehrer, Autor Dr. Axel Werner studierte Physik und unterrichtete einige Jahre Mathe, Physik und Chemie, promovierte in der Solarzellenforschung und ist Mitbegründer und Kurátor der wissenschaftlichen Mitmachwelt Exploratorium Potsdam. werner@ exploratoriumpotsdam.de Energie - ein quasi unerschöpfliches Thema! Denn Energie kann viele verschiedene Formen annehmen, ist standig und überall vorhanden, nichts funktioniert ohne sie, und damit meine ich nicht nur Waschmaschinen und Glühlampen, die Energie in Form von elektrischem Strom aus der Steckdose beziehen, sondern schlicht ALLES und JEDES in unserem Universum. Wie sich nun diesem groBen und grenzenlosen Thema náhern? lm Folgenden wird eine Auswahl von Experimenten vorgestellt, die Ihren Schülerinnen und Schülern einen guten Einblick in einige der Spielarten der Energie liefert. Wir startén mit der spannenden Frage, was man alles anhand von Seifenháuten und Seifenblasen über Energieminimierung lernen kann und wie dies in der Natúr - inzwischen auch in der Architektur - angewandt wird. Danach befassen wir uns mit der Goldenen Regei der Mechanik, die belegt, dass man zwar mit allerlei Kniffen Kraft sparen kann auf dem Weg zu einem bestimmten Ziel, jedoch unabhángig vom gewáhlten Weg, die Menge an Energie, die man aufwenden muss, stets die gleiche sein wird. Anhand von Murmelbahnen wollen wir uns desThemas potentieller versus kinetischer Energie annehmen, also der Frage nachgehen, wie man einer Kugel einen bestimmten Wert an Energie mit auf den Weg geben kann, und was notwendig ist, um diesen Wert zu erhöhen. Wir untersuchen, inwiefern das Licht etwas mit Wármeenergie zu tun hat. Wir erforschen Zustandsánderungen und stellen eine Kaltemischung her. Wir kláren, was Kalte und Warme gemeinsam habén, bauen ein Mini-Pumpspeicherwerk zur Speicherung von Wasserkraft und ein kleines Windkraftwerk. Ab und an werde ich über Querbezüge genommen einer physikalischen Definition, und Arbeit und Kraft sind dann eben nicht mehr dasselbe. Wir habén aber zu berücksichtigen, dass sie im Alltagssprachgebrauch ebenso Verwendung finden, dort aber weniger genau oder sogar ganz anders definiert sind. Kraft, Arbeit, Leistung, Energie etc. bekommen damit mehr als nur einen Sinn und man darf nicht voraussetzen, dass den Kindern die physikalische Bedeutung sofort einleuchtet. lm Alltag bedeutet Das hat mich Kraft gekostet." eben das gleiche wie Das hat aber ganz schön Arbeit gemacht." Es sollte stets mehr Wert daraüf gelegt werden, dass das Phánomen erkannt und das dahinter steckende Prinzip erahnt wird und nicht so sehr auf die Exaktheit der Wortwahl. Oft finden Kinder eigene Umschreibungen, die aufzeigen, dass sie den Sinn verstanden, verinnerlicht, den Kern erfasst habén und auf gutem Wege sind, das Prinzip zu verstehen. Sollten Sie nach dem Studium dieses Heftes Lust auf mehr bekommen habén, lade ich Sie herzlich ein, die neue Themenwelt EnergieKlima-Umwelt im Exploratorium kennenzulernen. Vielleicht sehen wir uns demnáchst ja in Potsdam! Dr. Axel Werner, Potsdam, im Frühjahr 2010 Halló, daraüf verweisen, welches Potential in den einzelnen Themen steckt, wenn man erkennt, wo das einmal Begriffene ebenfalls eine Rolle spielt, was man also plötziich ganz nebenbei" noch gelernt und erkannt hat. Ich möchte Ihnen damit einige Anregungen ge ben, das komplexe Thema Energie experimentell in Ihren Unterricht mit einzubauen. Alle Experimente sind bereits von Schulkindern erfolgreich - und mit viel SpaB - durchgeführt worden. Bei den verwendeten Materialien habe ich mich an den Möglichkeiten der Schule orientiert. AbschlieBend noch eine Bemerkung zur Begrifflichkeit. Wenn hier aus physikalischer Sicht von Energie die Rede ist, dann in dem Sinne, dass die Energie eines Systems seine Fáhigkeit ist, Arbeit zu verrichten. Diese (physikalische) Arbeit wandelt quasi die Energie von einer Form in eine andere um. So wird beim Fahrradfahren chemische Energie (reprásentiert durch die Kraft unserer Beinmuskeln) in Bewegungsenergie (zeigt sich daran, dass das Fahrrad fáhrt) umgeformt. Das Fahrrad rollt vorwárts, weil wir Energie umwandeln, indem wir Arbeit Ieisten. Viele der Begriffe unterliegen streng ich bin Joulett und stecke voller Energie! Kommt doch mit in die spannende und abenteuerliche Welt der Energie. Entdeckt mit mir gemeinsam, wie die altén Ágypter ihre gewaltigen Pyramiden bauen konnten, obwohl sie noch keine Krane, Maschinen und Baufahrzeuge hatten. Werdet selber Teil einer groöen Murmelbahn und findet heraus, dass auch Licht eine besondere Form von Energie darstellt. Möchtet ihr wissen, wie die Leute in früheren Zeiten Speiseeis hergestellt habén, als es noch keinen elektrischen Strom für Kühlschranke gab? Lasst uns zusammen erforschen, was Pinguine mit Seifenblasen zu tun habén, wie Salz gewonnen wird, wie man Wasserkraft festhalten kann und noch andere aufregende Sachen mehr. Viel Freude beim Experimentieren! vM.