Richtungshören mit Arduino

Wie wir bestimmen, woher ein Geräusch kommt, ist eine spannende Alltagsfrage, die im Physik- und Biologieunterricht aufgegriffen und beantwortet werden kann. Das Ermitteln der Richtung einer Geräuschquelle erfolgt beim Menschen durch die Kombination verschiedener Mechanismen. Mit Hilfe von preisgünstigen, einfachen Mikrocontrollern, wie z.B. dem Arduino ist es möglich, ein einfaches Funktionsmodell zur Umsetzung eines dieser Mechanismen zu bauen und in Experimenten einzusetzen. Diese Schaltung analysiert den Einfluss der Laufzeitunterschiede des Signals, gibt die ermittelten Werte aus und zeigt diese mit Hilfe eines Zeigers an. Nachfolgend findet sich der Programmcode und der ausführliche Schaltplan. 

Mehr Informationen unter https://physikkommunizieren.de/arduino/richtungshoeren-mit-arduino/

pH-Messgerät mit Arduino

Die Bestimmung des pH-Wertes von Lösungen ist eine wichtige Methode und typischer Lerngegenstand im Chemieunterricht. Hier wird eine preiswerte Messschaltung vorgestellt, um eine günstige potentiometrische pH-Sonde an einem Arduino zu betreiben. Eine Halterung aus dem 3D-Drucker kombiniert die Bestandteile zu einer praktischen, kompakten Messstation. Neben den Messergebnissen werden auch Anweisungen zur Bedienung sowie Aufgabenstellungen für Lernende auf dem LC-Display angezeigt, wodurch die Messstation auch für Schülerexperimente eingesetzt werden kann. In dem MNU-Beitrag „pH-Messung mit dem Arduino“ wird die Funktionsweise beschrieben.

Mehr Informationen unter: https://physikkommunizieren.de/arduino/ph-meter/

Ein kapazitiver Touchscreen mit dem Arduino

Ist der kapazitive Touchscreen eines Smartphones eigentlich kompliziert? Nein, man benötigt lediglich Draht, Papier und einen Arduino um diese Technologie nachzubauen und damit zu experimentieren.

Die Beschreibung des Touchpads und des Programmcodes samt Einsatzmöglichkeiten im Physikunterricht sind in der Zeitschrift Naturwissenschaft im Unterricht Physik Ausgabe 167 veröffentlicht.

Weitere Informationen unter https://physikkommunizieren.de/arduino/ein-kapazitiver-touchscreen-marke-eigenbau/

Modulare Experimente zur Wellen- und Quantenoptik mit dem O3Q-Set

Mit diesem modularen Experimentierset lassen sich verschiedene Experimente zur Wellen- und Quantenoptik aufbauen. Dazu werden die einzelnen optische Komponenten in den 3D-gedruckten Würfelmodulen befestigt. Diese Würfel lassen sich dann auf einer Grundplatte anordnen. Auf diese Art können Beispielsweise das Michelson Interferometer und das Mach-Zehnder Interferometer aufgebaut werden.
Durch das modulare System lassen sich auch einfach weitere Bauteile wie z.B. Mikrocontroller und Sensoren einbinden. Mit einem Lichtstärke Sensor können z.B. auch Quantitative Messungen z.B. zum Gesetz von Malus durchgeführt werden.
Weitere Informationen sind unter https://physikkommunizieren.de/o3q-wuerfel-interferometer/ und unter https://o3q.de/ verfügbar.

Luftkissenscheibe für Kinematikexperimente aus dem 3D-Drucker

Luftkissenscheiben lassen sich einfach und günstig mit dem 3D-Drucker herstellen. Als Antrieb dient dabei ein gewöhnlicher Luftballon.

Mit der Luftkissenscheibe können im Unterricht günstige Kinematik-Experimente durchgeführt werden. Dabei können von den Lernenden spielerisch und individuell qualitative Beobachtungen zum elastischen und (mit kleinen Änderungen) inelastischen Stoß gemacht werden.

Kombiniert mit Videotracking-Software wie z.B. Tracker lassen sich diese Beobachtungen um Quantitative Auswertungen ergänzen um Beispielsweise die Energieerhaltung und die Impulserhaltung zu untersuchen. 

Weitere Informationen sind unter https://physikkommunizieren.de/3d-druck/luftkissenscheibe-aus-dem-3d-drucker/ verfügbar. 

Magnetfeldsonde aus dem 3D-Drucker

Für die Magnetfeldsonde wird ein kleiner Neodymmagnet in einer 3D-gedruckten kardanischen Lagerung befestigt, so dass er sich frei drehen kann. Wenn die Sonde dann in ein (ausreichend starkes) Magnetfeld bewegt wird, richtet sie sich nach den Feldlinien aus und ist dabei überraschend empfindlich. Dadurch kann ein Eindruck von der Gestalt des Magnetfeldes gewonnen werden.

Kombiniert mit einem Modell des Erdmagnetfeldes, dass sich günstig mit einem Neodymmagneten und einem Softball herstellen lässt, ergibt sich die Möglichkeit das Erdmagnetfeld der Erde Modellhaft zu untersuchen. Ein 3D-gedruckte Halterung für den Globus und die Sonde macht das Set komplett. 

Weitere Informationen sind unter https://physikkommunizieren.de/3d-druck/low-cost-erdmagnetfeld/ verfügbar. 

Buch: 3D-Druck für Schule und Hochschule

In dem Buch “3D-Druck für Schule und Hochschule” stellen Alexander Pusch und Nils Haverkamp Möglichkeiten vor, wie sich 3D-Druck in den naturwissenschaftlichen Unterricht integrieren lässt und beschreiben die Konstruktion von Experimentiermaterial anhand verschiedener Best-Practice-Beispiele. Das Buch ist über Springer ab sofort verfügbar: https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-662-64807-0