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Spezielle Relativitätstheorie mit Zirkel, Lineal und GeoGebra

Auf dieser Seite finden Sie Materialien zum Workshop "Spezielle Relativitätstheorie mit Zirkel, Lineal und GeoGebra", welcher im Rahmen der 21. Tage des mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterrichts und während der DPG-Lehrerfortbildung "Einstein relativ einfach" stattfand.

 

Kurzbeschreibung des Workshop-Inhalts

Bei der Lösung von Aufgaben stehen hinsichtlich der Anforderungen graphische Methoden zwischen dem rein verbalen und dem auf der Manipulation von Formeln beruhenden Zugang. In dem Doppelvortrag sollen graphische Lösungen von Aufgaben zur Speziellen Relativitätstheorie präsentiert werden.
Im ersten Teil werden auf der Grundlage von Radarecho-Methoden, die Hermann Bondi1 für die Didaktik der Relativitätstheorie fruchtbar gemacht hat, die für graphische Lösungen grundlegenden Minkowski-Diagramme entwickelt. Dabei entstehen schiefwinklige Koordinatensysteme mit geschwindigkeitsabhängigen Einteilungen der Koordinatenachsen.
Die graphischen Lösungsmethoden werden auf Aufgaben angewandt, zu denen berühmte "Paradoxa" wie das Zwillingsparadoxon und das Auto-Garage-Paradoxon gehören und die das Zusammenspiel von Gleichzeitigkeit, Längenkontraktion und Zeitdilatation erkennen lassen.
Im zweiten Teil des Vortrages soll die dynamische Geometrie-Software GeoGebra eingesetzt werden, die den Vorteil bietet, daß schneller gezeichnet und auf den Achsen genauer abgelesen werden kann als bei der Konstruktion der Diagramme von Hand. Vor allem aber kann man die Änderungen der Ergebnisse sofort sichtbar machen, wenn die Geschwindigkeiten im Verhältnis zur Lichtgeschwindigkeit verändert werden.

Materialien

  • Handout (Teil 2) (Erfurt) mit Anleitungen zur Konstruktion der Raumzeit-Diagramme und Aufgabenstellung
  • Handout (Bad Honnef) mit Anleitungen zur Konstruktion der Raumzeit-Diagramme und Aufgabenstellung
  • Präsentation zum Workshop "Spezielle Relativitästheorie mit Zirkel, Lineal und GeoGebra"


GeoGebra-Dateien:



1z.B. in Hermann Bondi: Einsteins Einmaleins - Einführung in die Relativitätstheorie; Fischer-TB-Verlag; 1982