Kreisbewegungen im Weltall – online
Kurs für Schülergruppen
Wieviel dunkle Materie befindet sich in einer Galaxie? Dieser Frage nähern sich die Schüler*innen durch den Vergleich der Rotationskurven unseres Sonnensystems und einer Galaxie (NGC3198).
Kreisbewegungen im Weltall online buchen
- Jahrgangsstufe
- 11 bis 13
- Dauer
- 75 Minuten
- Maximale Teilnehmerzahl
- 32
- Voraussetzungen für die Teilnahme
- Erfahrung mit Geogebra, alternativ Taschenrechner mit Tabellenkalkulation; Kenntnis der allgemeinen Form des Gravitationsgesetzes und der Formel für die Zentripetalkraft sind wünschenswert.
Experimente
- Erstellen einer Rotationskurve mit Geogebra oder Taschenrechner
Die Schüler*innen erstellen aus den Bahndaten der Planeten eine Rotationskurve v(r) für das Sonnensystem und ermitteln auf diese Weise den funktionalen Zusammenhang der Kepler-Rotation, die den Bewegungen aller gravitativ gebundenen Körper im Weltall zugrunde liegt. Auf dieser Grundlage erstellen sie eine Rotationskurve der Galaxie NGC3198, indem sie anhand von Messdaten für Radius und Verteilung der Masse die Bahngeschwindigkeit berechnen, wie sie sich aus der Kepler-Rotation ergibt. Eine zweite Rotationskurve für NGC3198 wird mit den tatsächlich gemessenen Bahngeschwindigkeiten erstellt. Die Diskrepanz der erwarteten und der tatsächlichen Kurve ist bis heute das stärkste Argument für die Existenz dunkler Materie, so dass die Schüler*innen die "Entdeckung" der dunklen Materie Schritt für Schritt nachvollziehen. Anhand einer Simulation ermitteln sie selbstständig das ungefähre Verhältnis von sichtbarer und dunkler Materie in einer Galaxie.
Die Auswertung erfolgt mit Geogebra. In Absprache mit der Kursleitung kann auch ein geeigneter schulischer Taschenrechner mit Tabellenkalkulation verwendet werden.
Die vorgesehene Plattform für die Videokonferenz ist BigBlueButton (BBB), welche von der GWDG, dem Rechenzentrum der Universität Göttingen, lokal betrieben wird. Aus Sicht des Datenschutzes ist diese Plattform empfohlen. Zur Teilnahme rufen die Teilnehmenden den der Lehrkraft zugesandten Link auf.
Unterrichtsbezug
Kreisbewegungen; Bahngeschwindigkeit; Zentripetalkraft; Gravitationsgesetz; Simulation