Willkommen!
Heute geht es darum alle deine Fähigkeiten aufzubringen, um physikalische Phänomene rund das Thema Schwimmen und Sinken selbständig zu erforschen. Dafür haben wir diese kleine App für dich erstellt. Die Bearbeitung dauert etwa 35 Minuten. Hier der Ablauf:
- Aufwärmübungen: Schwimmen & Sinken; Verwendung der App (3min)
- Vorstellung deiner heutigen Mission (5min)
- Experimentiere! (15min)
- Schlussfolgerungen aufschreiben (5min)
- Quiz bearbeiten (5min)
- Abschließende Informationen (2min)
Heute ist es
extrem wichtig
, dass du nebenbei
nicht nach Inhalten zum Thema im Internet suchst.
Das macht deine Angaben für uns praktisch wertlos und nützt dir auch selbst nichts. Du erhältst am Ende die
Lösungen und kannst sie mit deinen eigenen vergleichen.
Bitte aktualisiere die Seite nicht und verwende nicht den zurück-Button deines Browsers.
Damit wir deine heutigen Antworten deinen vorherigen zuordnen können, teile uns deinen Teilnahme-Code mit. Fülle dazu die folgenden drei Felder aus.
Es ist wichtig, dass dein Teilnahme-Code mit jenem übereinstimmt, den du zu Beginn der ersten Online-Einheit eingegeben hast.
Aufwärmübungen
Lass uns kurz Zeit nehmen, um die Bedienung dieser App durchzugehen und uns auf das Thema Schwimmen & Sinken einzustimmen. Unten kannst du zwei Piratenbanden auf Beutejagd schicken. Du kannst einstellen, wie viele Kisten der Beute sie jeweils auf das Schiff laden und ob sie auf dem Schwarzen Meer (niedrigere Dichte) oder dem Toten Meer (höhere Dichte) segeln sollen. Verschiebe die Regler nach deinen Wünschen und klicke anschließend auf den orangen Button. Du siehst nun jeweils ein Bild entsprechend deiner Auswahl. Darunter findest du einige zusätzliche Angaben. Später sollst du richtige Experimente durchführen, bei dem die Bedienelemente ähnlich aussehen. Spiele also ein wenig mit den Einstellungen, um dich damit vertraut zu machen. Sobald du den orangen Button drückst, werden deine Eingaben ausgeführt. Findest du eine Einstellung, indem sich das Schicksal der Piratenbanden unterscheidet? Geben die Angaben Aufschluss, was passiert ist?
Piratenbande Heike Hakenhand
Piratenbande Harald Holzbein
Während du später experimentierst, kannst du dir Notizen machen. Auch in Form eines Graphen. Übe hier kurz, wie es geht. WICHTIG: Verändere immer nur das untere Feld im Eingabefenster. Um eine Bedienungsanleitung zu sehen, klicke auf den Button 'Wie geht das?'. Dieser steht dir auch während der Experimentierphase zur Verfügung. Fahre fort, wenn du ungefähr weißt wie es geht.
Wir wollen uns heute mit dem Phänomen des Cartesischen Tauchers beschäftigen. Deine Mission wird es sein, mithilfe von Experimenten, die physikalischen Prozesse des Cartesischen Tauchers möglichst genau zu erforschen. Auf dieser Seite erfährst du alles, was du wissen musst, um deine Experimente durchzuführen. Folgend siehst du zunächst, wie der Cartesischer Taucher in einem Versuch aussieht:
Der Taucher sinkt, sobald mit der Hand genügend Druck auf die Flasche aufgebaut wird. Je nach Druck steigt, schwebt oder sinkt er.
Schauen wir uns an, was man für das obige Experiment alles benötigt. Gehe mithilfe des Sliders die Schritte des Experiments durch.
Wir können einige Variationen des Experiments durchführen. Zum Beispiel können wir statt Leitungswasser Salzwasser verwenden. Oder statt einem Gewicht aus Stahl, ein gleichgroßes Gewicht aus Messing (etwas höhere Masse) an den Taucher schrauben.
Unten sieht du eine Liste mit Variablen, die du heute untersuchen kannst. Versuche die Variablen in unabhängige und abhängige Variablen zu sortieren.
Variablen sortieren
Ziehe die Variablen auf die richtige Seite!
Unabhängige Variablen
Abhängige Variablen
Du beginnst bald mit dem Experimentieren. Hast du vorab schon eine Vermutung, wie der Cartesische Taucher funktioniert? Versuche deine Vermutung möglichst genau zu beschreiben und begründe sie physikalisch.
Teile uns noch schnell mit, wie deine momentane Einstellung zu der beschriebenen Aufgabe ist. Wähle bitte jene Zahl, die auf dich am Besten passt.
Du hast gleich 20 Minuten Zeit zu experimentieren. Versichere dich, dass du für diese Dauer ungestört bist. Der Weiter-Button wird nach 15 Minuten aktiv, für den Fall, dass du schon etwas früher fertig geworden bist. Kann es losgehen?
Erforsche den Cartesischen Taucher! Folgende Variablen kannst du verändern. Beachte, dass alle anderen möglichen Variablen stets gleich bleiben (z.B. wie viel Flüssigkeit sich in der Flasche befindet). Sobald du auf den orangen Button klickst, wird das Experiment ausgeführt. Das dauert etwa 15 Sekunden.
Versuchsbedingung A
Versuchsbedingung B
Was schließt du aus deinen Experimenten? Notiere deine Entdeckungen. Du kannst dies im Textfeld und mithilfe des Graphen tun. Mach am besten beides! Für die Bedienungsanleitung des Graphens klicke auf 'Wie geht das?'. Bitte denk daran, immer nur das untere Feld im Eingabefenster zu verändern.
Wie funktioniert der Cartesische Taucher?
Es ist Zeit deine Erkenntnisse zu notieren. So gehst du vor:
- Schreibe deine Schlussfolgerungen aus deinen Experimenten in das Textfeld. Versuche dabei möglichst genau zu beschreiben, warum der Cartesische Taucher sinkt (und nicht steigt), wenn Druck aufgebaut wird. Stelle dir dabei vor, du erklärst es jemanden, der es genau wissen will.
- Unter dem Textfeld sollst du die heutige Aufgabe bewerten.
- Kontrolliere deine Eingaben und klicke auf den Weiter-Button, um zum Quiz zu gelangen.
- Dort erwarten dich Fragen zu Einfluss und Zusammenhänge der Variablen.
Bewerte die heutige Aufgabe.
Es gibt hierbei keine richtigen oder falschen Antworten.
Quiz
Bearbeite zum Abschluss folgende Fragen zu den heutigen Inhalten.
Einfluss der Variablen
Bewerte, wie groß der Einfluss der folgenden Variablen auf das Verhalten des Tauchers in den Experimenten war.
Wichtige Variablenbeziehungen
Gib nun an, welche drei Variablenbeziehungen du als die wichtigsten erachtest, um das Phänomen des Tauchers zu erklären. Wenn du nur 1 oder 2 Variablenbeziehungen wichtig findest, kannst du die restlichen Felder leer lassen.
Variablenbeziehungen in Aktion
Beantworte diese Fragen zu den Effekten von einer auf eine andere Variable.
Deine heutigen Daten sind besonders wichtig für unsere Auswertungen. Falls es negative Einflüsse auf die Datenqualität gab, etwa weil du Inhalte gegoogelt oder abgelenkt warst, teile uns das hier bitte mit. Deine Angabe hat keinerlei Einfluss auf deine Auszahlung. 100% bedeutet, dass es keine negativen Einflüsse gab.
Fertig!
Neugierig auf die Lösung um das Rätsel des Cartesischen Tauchers? So funktioniert er:
Im Inneren des Tauchers befindet sich eine Luftblase. Der Rest ist mit der Flüssigkeit gefüllt. Wird nun Druck auf die Flasche ausgeübt, wird die Luftblase zusammengequetscht. Ihr Volumen wird geringer. Der Platz, den die komprimierte Luftblase im Taucher freimacht, wird durch nachströmende Flüssigkeit eingenommen. Durch diesen Prozess nimmt die mittlere Dichte des Tauchers zu, bis sie höher als die der Flüssigkeit ist. Der Taucher sinkt. Lässt der Druck nach, breitet sich die Luftblase wieder aus und verdrängt etwas Flüssigkeit im Taucher. Die mittlere Dichte sinkt und der Taucher steigt wieder. Der Effekt kommt zustande, da zwar die Luft kompressibel, aber Flüssigkeiten inkompressibel sind. Das heißt, dass das Volumen von Flüssigkeiten, auch unter hohem Druck, kaum merklich geringer wird. Rechts siehst du eine Animation, die das deutlich macht (das F steht für Force und meint den ausgeübten Druck). Dieser Prozess, den du anhand des Cartesischen Tauchers untersucht hast, ist essentiell für die Konstruktion von U-Booten und Hochseerobotern!
Nicht ganz auf die Lösung gekommen? Mach dir keinen Kopf! Das war alles andere als einfach, besonders in der kurzen Zeit. Das glaubst du nicht? Hier der Beweis! So sieht die Formel für die Strecke aus, welche der Taucher in der Flasche zurücklegt (je nach Bedingung):
Nichts fürs Kopfrechnen, oder? Also herzlichen Dank für dein Durchhaltevermögen!
WICHTIG!
Kehre nun zu Gorilla zurück und gibt dort den completion code HAPPYSEAL ein. Folge dort den restlichen Anweisungen, um dein Geld zu erhalten. Nachdem du den Code eingegeben hast, kannst du diese App schließen.