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Besuch des Einsteinmobils am Gymnasium in Burgdorf

Unsere Vorstellungen von der Realität sind stark durch visuelle Eindrücke geprägt. Das beschränkte Wahrnehmungsvermögen des menschlichen Auges lässt jedoch viele Bereiche unserer Welt im Verborgenen. Alles, was wir nicht direkt wahrnehmen können, erscheint uns intuitiv fremd: sehr kleine Objekte (beispielsweise Atome), ferne, exotische Himmelskörper (wie Pulsare und Schwarze Löcher), zeitlich sehr schnell ablaufende Vorgänge (zum Beispiel die Ausbreitung des Lichts) oder gar eine nicht direkt sichtbare Verzerrung des Raumes selbst.

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Wenngleich auch Computer solchen grundlegenden physikalischen Beschränkungen unterliegen, können wir mit ihnen doch fremde Welten sichtbar und schließlich verstehbar machen – durch Simulationsrechnungen und Visualisieren der Ergebnisse. Wir beginnen auf einem umgebauten Trimm-dich-Fahrrad in der Altstadt von Tübingen. Gerade bei einer solch alltäglichen Szenerie lassen sich relativistische Effekte besonders eindrucksvoll veranschaulichen, da der Reisende das präsentierte Bild unmittelbar mit seiner vertrauten Wahrnehmung vergleichen kann. Dazu ist natürlich ein kleiner Trick notwendig: Für die Berechnung der Bilder wurde die Lichtgeschwindigkeit auf 30 Kilometer pro Stunde herabgesetzt.

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Dies ist in der Computersimulation problemlos möglich. Die Veränderungen, die in der Realität wegen ihrer winzigen Größe unbemerkt bleiben, sind nun unmittelbar wahrnehmbar: Die Häuser erscheinen mit wachsendem Tempo zunehmend gekrümmt. Auch der optische Dopplereffekt, die Frequenzverschiebung des Lichtes, lässt sich gut darstellen und beobachten.

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Die Visualisierung von Effekten der Relativitätstheorie bedeutet einen ersten Schritt auf dem Weg zu einem tieferen Verständnis der Relativitätstheorie. Davon konnten im Februar 2013 alle Schülerinnen und Schüler ab der 9. Jahrgangsstufe im Rahmen ihres Physikunterrichtes profitieren.

Bildergalerie

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Zeitungsbericht „Neue Woche“→

 Knut Wille, Fachobmann Physik

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