Digitales Physik-Projekt „Stick Bomb eXtrem“

Idee zum Projekt
Inspiriert wurde das Thema zunächst durch den Fernsehbeitrag „Stick Bomb - DIY eXtrem“ der Sendung Galileo auf Pro7. Hier zeigt der Erfinder und Experte „Kinetic King“ alias Tim Fort faszinierende Stick Bomb Konstruktionen und Explosionen. Weitere Ideen zur Umsetzung des Physikprojekts kamen durch einen Twitter-Beitrag des Leibniz-Instituts für die Pädagogik der Naturwissenschaften Kiel.

Digitales Lernprodukt
Das Ziel des vierwöchigen Partner-Projekts war die Erstellung eines Erklärvideos auf der Grundlage eines Erwartungshorizontes. Wie im Fernsehbeitrag von Pro7 sollte zunächst eine spektakuläre Show-Stick-Bomb von den Schüler*innen gebaut werden. Anschließend durften die Schüler*innen anhand von selbstgebauten Stick Bombs zwei physikalische Themen vertiefen: Geschwindigkeit und Energie.

Schüler*innen und Lehrer als Lernende
Spannend am Projekt war, dass der Physiklehrer selbst nicht wusste, ob und welche Ergebnisse am Ende herauskommen würden. Das forschende Entdecken am Experiment erfolgte somit sowohl auf Seiten der Schüler*innen als auch auf Seiten des Lehrers. Mit zunehmender experimenteller Erfahrung der Schüler*innen an der Stick Bomb musste der ursprüngliche variationsreichere Arbeitsauftrag im Laufe des Projektes angepasst werden. Die ersten Forschungsergebnisse verletzten zunächst den Energieerhaltungssatz. Der Grund hierfür konnte schließlich anhand verschiedener Experimente in einem falschen Ansatz zur Bestimmung der Spannenergie gefunden werden.

Physik: Geschwindigkeit der Stick Bomb
Um den funktionalen Zusammenhang zwischen der Geschwindigkeit v der explodierenden Stick Bomb und dem Abstand a der einzelnen Sticks zu bestimmen, haben die Schüler*innen Explosionen mit verschiedenen Abständen a in Slow Motion aufgenommen. Die Bestimmung der Geschwindigkeit erfolgte mit Hilfe der Videoanalyse App "NewtonDV". Zur Darstellung des linearen funktionalen Zusammenhangs v(a) wurde die App „Sparkvue“ verwendet.

Physik: Energie der Stick Bomb
Bei der Energiebetrachtung beschäftigten sich die Lernenden mit der Umwandlung von Spann-, Lage- und kinetischer Energie. Die Lageenergie eines einzelnen Spatels sowie die Spannenergie sollten exakt berechnet und verglichen werden. Die Bestimmung der Federhärte D der Sticks für die Berechnung Spannenergie erfolgte mit Hilfe von „Smart Carts“ und der App „Sparkvue“. Überraschend war hierbei der große Unterschied zwischen des anfänglich großen Wertes der Spannenergie und des späteren kleinen Wertes der Lageenergie jedes einzelnen Sticks. Erstaunt zeigten sich die Lernenden (Schüler*innen und Lehrer) auch über den geringen Energiebetrag in der gesamten gespannten Stick Bomb: „Ein Energiegehalt von nicht einmal 1/61 eines einzelnen kleinen Käse-Crackers“.

Ergebnisse von Schüler*innen
Zwei Lernprodukte der Klasse 10a durften mit schriftlicher Erlaubnis der Eltern veröffentlicht werden: