Intranet : : Kontakt : : Impressum

Schulinfo >> Unterricht >> Physik

Unterricht » Naturwissenschaften » Physik

Fächerübergreifendes Solarprojekt in Klasse 10

Vor 12 Jahren konstruierte eine KTS-Schülergruppe innerhalb einer Physikarbeitsgemeinschaft nach einem nicht sehr detaillierter Bausatz den folgenden Solarkollektor, der im Querschnitt parabelförmig angelegt ist:

Als Vorbereitung auf den Mathematik- und Physikunterricht der Oberstufe sollte dieses Gerät in der Klasse 10 Wa nach den schriftlichen MSA-Prüfungen „auf Herz und Nieren“ untersucht werden.

Zu Beginn des sechsstündigen Projektes wurde die Funktionsgleichung der Parabel bestimmt, die sich beim Querschnitt durch ihren Scheitelpunkt S (0/0) parallel zur z-Achse ergibt. Messungen ergaben eine Höhe h = 49 cm und einen Radius r = 28 cm.

Mit den Methoden der Analysis ließ sich mit diesen Daten folgende Parabelgleichung berechnen:

Im Folgendem wurden die Koordinaten des Brennpunktes B dieses Paraboloids berechnet.

Da allgemein der folgende Satz gilt,

ergaben sich für unseren Kollektor die Koordinaten B (0/4), der Brennpunkt liegt also ca. 4 cm oberhalb des Scheitelpunktes S.

Schließlich untersuchten wir experimentell die Lage des Brennpunktes B, indem wir mit einem Thermoelement annähernd den Punkt bestimmten, in dem die höchste Temperatur zu messen war. Bei strahlender Mittagssonne und mit einer sehr aufwändigen Haltevorrichtung gelangten wir nach einem einstündigen Mess“marathon“ zu der Erkenntnis, dass der Punkt mit der höchsten Temperatur 82° C ca. 5 cm oberhalb des Scheitelpunktes S liegt – eine recht gute Übereinstimmung mit dem vorher theoretisch bestimmten Wert.

Manfred Ohlsen; 19.07.2016