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Lesson plan
Physics

University, School

Universität Bielefeld

Grade, Teacher, Year

Regtmeier, 2012

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5 Persönliches Fazit Als ich vor etwa zwei Jahren im Rahmen eines Seminars der Universität zu Köln die Gelegenheit bekam an der Grundschule Harmonie in Eitorf zu hospitieren, hatte ich vorher von dem Begriff „Offener Unterricht̶­0; noch nie etwas gehört. Demzufolge hatte ich auch keine Vorstellung von dem, was mich erwartet. Als ich dann an diesem Morgen in der Schule ankam, hatte ich den Eindruck, in einem Kindergarten zu sein und nicht in einer Schule, da mein Begriff von Schule doch sehr von meiner eigenen Schulzeit geprägt…

Sachunterricht in der Grundschule – Akustik – „Das Schnurtelefon“


Motivation

Ich habe dieses Experiment ausgesucht, weil ich es als besonders interessant und somit nachahmenswert für Schülerinnen und Schüler erachte. Da beim selbstständigen Nachbauen des Schnurtelefons motorische und geistige Fähigkeiten gefordert sind, stellt sich nach erfolgreichem Basteln ein Erfolgserlebnis des „Selbermachens“ ein, welches sich mit den theoretischen Erkenntnis über Schall verbindet und sich somit weitaus besser im Kopf der Schülerinnen und Schüler verfestigt, als ein lediglich in der Schule stattfindendes und unter Umständen schwer nachzuahmendes Experiment.

Bei diesem Experiment sehe ich also die größte Verbindung zwischen Spielen und Lernen, was meines Erachtens besonders bei Kindern in der Grundschule Nachhaltigkeit verspricht.


Bauanleitung

Um ein Schnurtelefon zu bauen, benötigt man sehr wenig und außerdem haushaltstypisches Material. Zum einen braucht man eine mehrere Meter lange Schnur. Für die Schnur gilt: Je fester die Schnur, desto besser die Schallübertragung. So eignet sich eine Schnur aus Nylon wesentlich besser als beispielsweise eine Kordel.1 Des Weiteren braucht man zwei Resonatoren.

Dies können Joghurtbecher, Konservendosen oder sogar Kokosnusshälften sein.

Um ein Schnurtelefon zu bauen, muss man nun zuerst ein Loch in die Mitte des Bodens der zwei Resonatoren machen. Hierzu eignen sich je nach Material der Resonatoren eine Schere oder auch ein Nagel und ein Hammer. Dabei ist zu beachten, dass die Löcher ein wenig größer werden, als der Durchmesser der verwendeten Schnur.

Als nächstes werden die Enden der Schnur von außen in die Resonatoren gesteckt und verknotet, so dass die Enden nicht mehr durch die Löcher passen.


Gebrauchsanweisung

Um das Schnurtelefon nun zu benutzen, müssen sich zwei Personen so weit auseinanderstellen, dass die Schnur gespannt ist. Spricht nun eine Person in den Resonator, kann sie die andere Person, wenn sie ein Ohr an den Resonator hält, gut verstehen. Sogar eine gleichzeitige Schallübertragung von beiden Seiten ist mit dem Schnurtelefon möglich, ist jedoch aufgrund des dann fehlenden Rezipienten nicht sinnvoll.2

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Physikalische Grundlagen für den Sachunterricht der Grundschule am Beispiel des Schnurtelefons.
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Physikalische Grundlagen

Um diesen Effekt zu erklären, muss man sich zuerst über einige physikalische Grundsätze des Schalls bewusst werden. Schall ist, anders als das Licht, keine Transversalwelle, bei der die Schwingung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung erfolgt, sondern eine Longitudinalwelle, bei der die Schwingung in die Ausbreitungsrichtung erfolgt und zusätzlich eines Mediums bedarf, um sich auszubreiten.

Ein Schallereignis bzw. eine Welle transportiert dabei aber keine Materie, sondern Energie bzw. wandelt Energieformen ineinander um. Einfacher gesagt ist Schall eine Schwingung, die die Dichte der Luft durch Anstoßen der Teilchen beeinflusst. Werden die Teilchen an einer Stelle verdichtet, so werden sie dahinter verdünnt, kehren in ihre Ausgangslage zurück, und die Schwingung breitet sich aus.

Die zwei Hauptphänomene bei einem Schnurtelefon sind nun zum einen die Schallübertragung in einem festen Körper, also in den Resonatoren und der Schnur, und zum anderen die Reflexion und Bündelung des Schalls in einem begrenzten Raum, also in den Resonatoren.

Durch Überlagerungen der Wellen kommt es somit zu größeren Amplituden bzw. – einfacher gesagt - einer höheren Lautstärke.

Des Weiteren breitet sich Schall wesentlich besser in festen Körpern bzw. Liquiden als in Luft aus. Dies liegt darin begründet, dass die Atome bzw. Moleküle in einem Feststoff bzw. Liquid fester miteinander verbunden sind als in der Luft und sich die Welle somit schneller fortbewegen kann.

So liegt die Schallgeschwindigkeit in der Luft bei ca. 340 Metern pro Sekunde, während sie zum Beispiel im Wasser bei ca. 1480 Metern pro Sekunde liegt.3

So wird beim Sprechen in ein Schnurtelefon Luftschall erzeugt, welcher in dem Resonator auf der Seite des Schallerzeugers in Körperschall übergeht und über die gespannte Schnur in Form von Körperschall weiter in den Resonator auf der Seite des Rezipienten übertragen wird um dann wieder in Luftschall überzugehen.


Mögliche didaktische Reduktion

Im Grunde gibt es also drei grundsätzliche physikalische Phänomene, die ein Kind kennen muss, um das Schnurtelefon zu verstehen: Was ist Schall? Breitet sich Schall nur in Luft aus? Und wie kann ich Schall bündeln?

Um einem Kind die grundlegenden physikalischen Eigenschaften von Schall zu veranschaulichen, eignet sich eine große Metallfeder besonders gut. Wenn man diese längs auf einen Tisch legt und anstößt, wird genau wie beim Schall eine Longitudinalwelle erzeugt. Um die wellenförmige Ausbreitung des Schalls in alle Richtungen zu zeigen, braucht man eine Stimmgabel und ein Glas voller Wasser.

Wenn man die Stimmgabel anschlägt und in das Wasser hält, werden diese Wellen sehr gut sichtbar. Außerdem zeigt dieses Experiment auch, dass sich Schnall nicht nur in der Luft, sondern auch in Liquiden ausbreitet. Als Beispiel hierfür kann man den Kindern außerdem Tonaufnahmen von Delfinen oder Walgesängen vorspielen.

Die Bündelung und Reflexion des Schalls lässt sich besonders gut mit einem selbstgebastelten Megafon aus Pappe veranschaulichen. Dabei werden die Kinder feststellen, dass der Schall aufgrund des Megafons in eine Richtung gebündelt und somit verstärkt wird.

All diese neuen Erkenntnisse können die Kinder dann also auf das Schnurtelefon beziehen und das Interesse für die physikalischen Zusammenhänge des Lebens sollte geweckt sein.


Quellennachweise:


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