Rotation starrer Körper

Mit der vorliegenden Unterrichtseinheit zum Thema „Rotation starrer Körper“ in Klassenstufe 12 an der Fachoberschule werden folgende Lernziele angestrebt: Die Lernenden 1. nennen Beispiele für Drehmomente im Alltag, 2. berechnen die nötige Kraft zum Erreichen eines Drehmomentes, 3. ordnen Größen der Rotation den entsprechenden Größen der Translation zu, 4. berechnen Geschwindigkeiten rotierender Körper, 5. tragen gelernte Begriffe aus dem Bereich der Rotation zusammen. Die vorliegende Unterrichtseinheit führt die physikalischen Größen Drehmoment, Trägheitsmoment und Rotationsenergie für die Lernenden neu ein. Inhaltlich baut sie auf bereits erlangten Kenntnissen aus dem Bereich der Energieerhaltung und der gleichförmigen Kreisbewegung auf (dabei insbesondere dem Energieerhaltungssatz und der Winkelgeschwindigkeit ω). Weiterhin werden Parallelen zwischen Rotation und Translation erarbeitet, wobei die Größen der Translation (wie das Newton’sche Grundgesetz und die kinetische Energie) bereits besprochen wurden. Die Stunde beginnt mit einem Demonstrationsexperiment mit scheinbar widersprüchlichem Ausgang. Zur Erarbeitung führen die Lernenden ein abgewandeltes Domino mit Lernauftrag durch. Zum Abschluss der Stunde können die Lernenden den Ausgang des Eingangsexperiments rechnerisch bestätigen.