Schlagzeug im Physikunterricht
Schriftliche Hausarbeit von Jil Hümmer

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   Inhalt und Relevanz der Arbeit

Das Interesse von Schülern am Physikunterricht nimmt im Laufe der Schuljahre ab und die Schüler sehen wenig Zusammenhang zwischen Alltag und Physikunterricht. Schüler lieben dagegen moderne Pop- und Rockmusik, für die das Schlagzeug ein typisches Instrument ist, das nicht mehr wegzudenken ist. So liegt es nahe, manche physikalischen Inhalte u.a. auch am Schlagzeug zu vermitteln.

Frau Hümmer hat sich in ihrer Schriftlichen Hausarbeit „Ausgewählte Schlaginstrumente im Physikunterricht“ mit der Physik des Schlagzeugs beschäftigt und sich überlegt, wie man diese in der Schule im Physikunterricht verwenden kann.

Im ersten Teil der Arbeit (Kapitel 1 bis 5) werden neben etwas Geschichtlichem physikalisch-akustische Aspekte der Schlaginstrumente Becken, Pauken und Trommeln, darunter insbesondere der Bassdrum, der Snare und der Tomtoms behandelt. Dabei wird zuerst Grundlegendes geklärt, wie die Besonderheiten, Materialien und Einsatzmöglichkeiten des jeweiligen Instruments. Danach wird auch auf die klanglichen Eigenschaften und deren Einflussfaktoren eingegangen. Zudem wird auch die akustische Wirkung der Trommelfelle und der Sticks beschrieben. Im zweiten Teil werden Versuchsmöglichkeiten für den Physikunterricht beschrieben. Im Kapitel 6 zur Klanganalyse wird beschrieben, wie mittels geeigneter Software, z.B. mit SOUNDS, die Klänge der Instrumente unter verschiedensten Bedingungen aufgezeichnet und untersucht werden können und welche Erkenntnisse daraus gewonnen werden können. Anschließend wird auf die Entstehung Chladnischer Klangfiguren (Kapitel 7) eingegangen, die die Schwingungsknotenlinien der stehenden Wellen sichtbar machen. Dabei wird sowohl ein Trommelfell als auch eine Metallplatte als Modell für ein Becken verwendet. Das kurze Kapitel 8 zur Messung der Stickbeschleunigung mit einem 3D-Beschleunigungssensor zeigt Möglichkeiten und Grenzen bei der Auswertung der komplexen Bewegung des Sticks auf. Im Kapitel 9 geht es zunächst um Hochgeschwindigkeitsvideos von Trommel und Becken. Über die Videoanalyse mit measure dynamics wird noch die Stickbewegung analysiert und ausgewertet.

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Die vollständige schriftliche Hausarbeit [Download als pdf, 1,2 MB]
   Bilder verschiedener Experimente




Frequenz-Amplitude-Diagramme: Vergleich verschiedener Instrumente: Bassdrum (blau), Tom (grün), Snare (rot), Becken (gelb) Frequenz-Amplitude-Diagramme: Snare mit hoher (blau) und geringer Spannung (grün)
Chladnische Klangfiguren auf einer Metallplatte durch einen Lautsprecher

Screenshots aus dem Programm MEMBRAN: Schwingungsmoden einer Membran (mit festem Rand): 02 (erste Reihe), 03 (erstes Bild zweite Reihe) und eine Überlagerung aus 02 und 41 (zwei übrige Bilder)
Stroboskopbild und Bild mit Messpunkten aus der Videoanalyse mit measure dynamics Zeit-Geschwindigkeits-Diagramm der Abwärtsbewegung des Sticks aus measure dynamics
 
   Veröffentlichung
 

HÜMMER, J.; WILHELM, T.
Physik am Schlagzeug
Erscheint in: Phy-Did-B - Didaktik der Physik – Frühjahrstagung Jena 2013, ISSN 2191-379X, 2013, www.phydid.de

  

| Prof. Dr. Thomas Wilhelm, Institut für Didaktik der Physik, Universität Frankfurt, Max-von-Laue-Str. 1, 60438 Frankfurt am Main |
| vorher: Didaktik der Physik, Universität Augsburg |
| ehemals: Lehrstuhl für Physik und ihre Didaktik, Universität Würzburg |
 
Lautsprecher