Berufliche Schulen Witzenhausen: Mit neuer Rotationsdrehwaage Kinetik leicht verstehen

Einzigartiges Projekt erklärt anschaulich die Entstehung von Passatwinden, Golfstrom und Hurrikans

Witzenhausen. „Wenn ich etwas aus einem Meter Entfernung auf den Boden fallen lasse, dann kommt es 270 Meter weiter östlich auf den Boden auf. Somit kann dann bewiesen werden, dass sich die Erde dreht und nicht stillsteht“, schmunzelt Jörg Schmelting bei seinem Fachvortrag im naturwissenschaftlichen Lern- und Forschungszentrum „Copernicum“ der Beruflichen Schulen in Witzenhausen. Dass dem nicht so ist, ist dem langjährigen Physiklehrer und Abteilungsleiter für das Berufliche Gymnasium natürlich klar. „Unsere wissenschaftlichen Vorgänger im Mittelalter haben diese Überlegung aber angestellt, bevor sie sich des Trägheitsgesetzes bewusst wurden und ihre Idee wieder verworfen haben.“ Die Kenntnis dieses Gesetzes hilft zu verstehen, warum Gegenstände, oder auch wir Menschen, wenn wir in die Luft springen, zumindest gefühlt an der gleichen Stelle bleiben. Denn die Erde bewegt sich in Lichtgeschwindigkeit, nämlich 270 Meter pro Sekunde. Am Äquator verdoppelt sich der Wert fast auf 450 Meter pro Sekunde.

Schüler des Beruflichen Gymnasiums werden von Schmelting in einer vierwöchigen Unterrichtsphase mit physikalischen Gesetzen, Formeln und Abläufen in der Bewegungslehre, der sogenannten Kinematik vertraut gemacht. An dessen Ende das Experiment mit der von Schmelting entworfenen Rotationsdrehwaage steht. Mithilfe von diesem weltweit einmaligen Prototyp, der in der Eingangshalle „Plaza“ des im letzten Jahres eröffneten „Copernicum“ steht, kann die Erdbewegung gemessen werden, in dem die sogenannte Corioliskraft nachgewiesen werden kann. Diese Kraft resultiert aus der Erdrotation und beeinflusst zum Beispiel die Entstehung von Hurrikanen. Schmelting hat schon zu Studienzeiten mit einem Vorgängermodell experimentiert, dieses ruhte dann viele Jahre, bevor er vor 5 Jahren die Entwicklung eines funktionsfähigen Prototypen wieder aufnahm. In einem anschaulichen Vortrag erklärt der Mathematik- und Physiklehrer, wie eine leichte Abweichung nach Osten entsteht und nachweisbar ist: Bei einem etwa 10 Meter hohen Turm rotiert die Turmspitze schneller als der Boden. Ein Gegenstand, der von oben herunter geworfen wird, behält aufgrund der Trägheit eben diese Rotationsgeschwindigkeit bei. Wenn er auf dem Boden aufkommt, der sich in der selben Zeit etwas langsamer gedreht hat, ist eine minimale Abweichung nach Osten nachweisbar. Die Rotationsdrehwaage bedient sich dabei eines Tricks, in dem sie mithilfe von Gewichten die Fallzeit eines Gegenstandes aus 1,40 Meter Höhe auf 50 Sekunden statt weniger Millisekunden ausdehnt. Die Abweichung vom Ursprungsabwurfort beträgt nun etwa 2 Millimeter, die wiederum mithilfe eines Laserstrahls um das hunderttausendfache vergrößert an eine Messskala an der gegenüberliegenden Wand geworfen wird und somit als eine deutliche Abweichung in östliche Richtung zu beobachten ist. „Für unsere Schüler ist es wichtig, dass sie solch konkreten Experimente erleben dürfen und somit messbare Beweise für die Erdrotation erhalten“, meint Schmelting. Er erlebe es in jüngerer Zeit immer öfters, dass Schüler grundsätzliche naturwissenschaftliche Erkenntnisse in Frage oder Abrede stellen würden, ohne eine fundierte Grundlage. Schulleiterin Franz bedankte sich daher bei der Sparkassenstiftung, die mit 7.500 Euro zur Realisierung der Rotationsdrehwaage beigetragen hat, sowie den herstellenden Firmen aus der Schweiz und der Region. „Experimente wie diese unterstützen unseren handlungsorientierten naturwissenschaftlichen Unterricht“, betont Franz und Maschinenbauer Detlef Ahlborn unterstrich die „herausragende technische Leistung“ die sich hinter der Rotationsdrehwaage befindet.

Rubriklistenbild: © Hable

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