Schwebende Kugel

Das Projekt "Energie und Zeit als Faktoren in der Elektronik" mit dem Kurztitel "Schwebende Kugel" ist ein fächerübergreifendes Projekt, das sich in zwei Abschnitte unterteilen lässt: "Der Freie Fall" und "Die Schwebende Kugel". Insbesondere die Fächer Mathematik, Physik, Elektrotechnik und Elektronik sowie Programmiertechniken werden in dieses Projekt einbezogen. Wesentliche Schwerpunkte sind Differenzialgleichungen der Bewegungslehre, energetische Aspekte, Magnetismus und im engeren Sinne die magnetische Energie und die magnetische Kraft, besondere Eigenschaften des Lichts, Verlustleistungen in Halbleitern und Schaltungstechniken. Dies lässt bereits erahnen, wie breit das Wissen gefächert sein muss. All das Wissen um das Projekt findet schließlich seinen Ausdruck in einer Versuchsanordnung. Diese sollte so beschaffen sein, dass auch wenig fachlich versierte Betrachter einen Einblick vermittelt bekommen von der Komplexität physikalischer Ereignisabläufe. Gerade die Schwebende Kugel beweist, wie aufwendig eine Technik werden kann, um einen Zustand zu erreichen, der von "Natur aus" nicht gewollt ist. Das Schweben der Kugel in diesem Projekt ist ein künstlicher Zustand, den es bekanntlich in Erdnähe unter "normalen" Verhältnissen nicht gibt. Gerade das müsste zum Nachdenken anregen. Die Kugel an einem definierten Ort so zu stabilisieren, dass sie nicht nach "unten" fallen kann, wirft schon im Vorfeld der Betrachtungen Fragen auf, wie: "Was gibt es da an Kräften, die das Wunder des Schwebens ermöglichen können, außer, dass man die Kugel an einem unsichtbaren Faden aufhängt oder in einem Windkanal zum Schweben bringt"? Der daraus resultierende Problemkreis war eine besondere Herausforderung für die Schüler. Wie sich schließlich zeigen wird, war man einem unsichtbaren Medium, dem Magnetismus und den magnetischen Kräften zugetan. Natürlich machte es keinen Sinn, eine variable magnetische Kraft zur Verfügung zu stellen und auf eine Kugel einwirken zulassen, die nicht einmal ferromagnetisch wäre. Schon der ferromagnetische Aspekt ist so fundamental, dass alle Überlegungen ad absurdum geführt werden, wenn die Kugel bekanntlich nicht ferromagnetisch ist. Erst eine ferromagnetische Kugel gestattet es, sich mit der Aufgabe des Schwebens zu befassen. Von da an stellten sich Fragen, die es galt nach und nach zu beantworten.

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Autor/in: Kurt Alfred Famler
Durchführende Institution/en: Höhere Technische Bundeslehranstalt Pinkafeld (109447)
Fach/Fächer: Elektrotechnik
Schulstufe/n: 13. Schulstufe

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Dateien: Kurzfassung, Langfassung