Datenaufzeichnung und Kreisbewegung

Didaktische Hinweise.

1.) Vorbemerkungen.

Die Themen der Klassenstufe 11 (G9) bzw. Klassenstufe 10 (G8) sind für Schülerinnen und Schüler nicht übermäßig motivierend.
Dies mag auch daran liegen, dass die Möglichkeiten zu experimentieren recht eingeschränkt sind und die mathematische Beschreibung der Phänomene breiteren Raum einnimmt, als bei anderen Themen.
Dies trifft teilweise auch für die Kreisbewegung zu. Daher sollte man darauf achten die Themen so spannend wie möglich zu unterrichten.

 Verschiedene Medien zur Aufzeichnung von Daten und Musik

Hier bieten gerade die Medien, die Musik und Daten aufzeichnen, motivierende Möglichkeiten.
Viele dieser Medien, die den Älteren unter uns noch vertraut sind, kennen die Schülerinnen und Schüler heute kaum noch, mit anderen gehen sie praktisch jeden Tag um, ohne sich dessen wirklich bewusst zu sein.
Es ist spannend, dass praktisch alle Verfahren der Datenaufzeichnung - mit Ausnahme der digitalen Aufzeichnung auf Speicherchips - mit der Kreisbewegung zu tun haben.

2.) Einsatzort und didaktisches Vorgehen.

Der didaktische Ort, an dem man dieses Thema einbinden kann, ist der Zusammenhang zwischen Bahngeschwindigkeit v , Radius r und der Winkelgeschwindigkeit Omega.

Sie können dazu z.B. das Arbeitsblatt einsetzen, das Sie weiter unten herunterladen können.
Zu jedem der Medien gibt es eine Aufgabe. Das didaktische Vorgehen könnte z.B. so aussehen:

  • Die Klasse wird dabei in drei (oder sechs) Gruppen eingeteilt.
  • Jede Gruppe bearbeitet eine Aufgabe aus dem Block 1 bis 2 und eine Aufgabe aus dem Block 3 bis 6.
  • Im Anschluss daran sollte jede Gruppe sich die entsprechenden Internetseiten ansehen, ihre Lösungen überprüfen und sich mit der Funktionsweise und der Geschichte des Mediums kurz vertraut machen.
  • Danach stellt jede Gruppe ihre Aufgabe und deren Lösung, sowie die Funktion des Mediums vor.

Natürlich ist es auch möglich, die Aufgaben als gruppenteilige Hausaufgabe zu stellen.

In einem abschließenden Unterrichtsgespräch sollte man dann entwickeln, dass es prinzipiell zwei Möglichkeiten gibt, wie die Medien zur Datenaufzeichnung funktionieren:

  • Der Antriebsmotor dreht sich mit konstanter Drehzahl.
    Dies hat zur Folge, dass die Bahngeschwindigkeit v je nach Abstand vom Drehzentrum r eine andere ist. Dies bedeutet, dass der Datendurchsatz nicht konstant ist.
    Weiter innen sind die Daten dichter aufgezeichnet als weiter außen.
    Das ist ein Nachteil, weil die Partikelgüte im Innenbereich des Mediums festlegt, wie schnell maximal gelesen werden kann. Dafür ist der Antrieb relativ einfach

    Vertreter dieser Funktionsart sind: die Schallplatte, die Diskette und die Festplatte.

  • Das Medium wird mit einer konstanten Geschwindigkeit gelesen.
    Der Datendurchsatz ist damit konstant.
    Die Folge davon ist, dass nun je nachdem, in welchem Abstand vom Drehzentrum gelesen werden soll, sich die Drehzahl des Antriebsmotors ändern muss.
    Dies ist technisch schwieriger zu realisieren, dafür ist die Aufzeichnungsdichte konstant.

    Vertreter dieser Funktionsart sind: das Tonband, die Ton- und Videokassette und die CD / DVD.

Hier schließt sich der Bogen zur Physik des Themas.

Hier können Sie das Aufgabenblatt herunterladen Word Dokument( 25 kByte)

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