Schneller als der Schall?

Als sich die Schülerinnen und Schüler mit kleinen Experimenten, etwas trockener Materie und einem Schuss Mathematik den Umgang mit dem Begriff der Geschwindigkeit erarbeitet hatten, stellte sich im Physikunterricht folgende Frage: Wie schnell ist eigentlich der Schall? Und können wir die Schallgeschwindigkeit so ermitteln, wie wir die Geschwindigkeiten von Sprintern und Joggern auf der Laufbahn auf dem Sportgelände unserer Schule bestimmt haben?

Steht die Sonne tief, werfen auch Zwergen lange Schatten…

 

An einem klirrend kalten aber sonnigen Februarmorgen machte sich der Physik E-Kurs auf den Weg zum Sportplatz. Der Auftrag lautete: Wie schnell ist der Schall?

Dazu stellen sich zehn Schüler an das Ende der 100m-Bahn. Sie starteten gleichzeitig auf das Kommando eines Mitschülers die Stoppuhren ihrer Smartphones. Anschließend drehten sich fünf Schüler um, so dass sie den Startgeber mit Startklappe am anderen Ende der 100m-Bahn nicht sehen konnten.

In dem Moment, als der Startgeber die Startklappe zusammenschlug, so stoppten fünf Schüler ihre Uhren, als sie die Klappe zusammenschlagen sahen, während die anderen 5 Schüler ihre Uhren erst stoppten, als sie den Knall hörten. 

 

Der Startgeber

Die Schülergruppe kurz vor Beginn der Messung

Die Laufzeit des Schalls ließ sich so aus der Differenz der beiden gestoppten Uhrzeiten bestimmen. Da unterschiedliche Reaktionszeiten das Ergebnis verfälschten, bildeten die Schüler den Mittelwert. 

 

Hier eine Messreihe der Schülerinnen und Schüler:

Zeiten der Schüler, die die Startklappe sehen Mittelwert
15,41 s 15,38 s 15,41 s 15,43 s 15,37 s 15,40 s
Zeiten der Schüler, die die Startklappe nicht sehen Mittelwert

15,79 s

15,81 s

15,79 s

15,81 s

15,82 s

15,80 s

Zeitdifferenz

15,80 s – 15,40 s = 0,4 s

0,4 Sekunden für 100 Meter! Der Schall in Lemwerder bewegte sich an diesem Morgen also mit 250 Metern pro Sekunde oder 900 km/h. Das entspricht leider nicht so ganz der gültigen Schallgeschwindigkeit in Luft (ca. 330 Meter pro Sekunde –> 1200 km/h). Die Schüler haben aber erkannt, dass es in unserer Messung viele Fehlerquellen gibt: Waren die Uhren wirklich synchron gestartet? Wie war die Reaktionszeit der Eschhofschüler? War unsere Strecke genau 100m lang?

So war es für den Kurs ein in allen Belangen erfrischendes Experiment. Raus an die frische Luft und feststellen, dass unsere Messungen nicht wissenschaftlich immer exakt sein können, der Lerneffekt aber groß ist 🙂

 

 

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