Forschung

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Wissenschaftliche Arbeiten

Exakte Bestimmung der Fallbeschleunigung auf der Erde

Ziel dieser Arbeit ist es, die Fallbeschleunigung auf der Erde mit Hilfe einer Formel möglichst
genau zu berechnen. Dabei werden drei vielversprechende Modelle betrachtet: Einerseits
wird versucht, das Ziel mit Hilfe des standardmäßig gelehrten Punktmasse-Modells
der Erde zu erreichen.
Da dieses aber der Realität widerspricht, liegt es daher näher, andere Methoden der Analysis,
wie z. B. die Integralrechnung anzuwenden, wodurch die Erde in viele Punktmassen
zerlegbar ist. Dadurch lässt sich die Genauigkeit im Vergleich zu vorherigen Methoden
um bis zu 100 % erhöhen. In den vorherigen Modellen muss beachtet werden, dass die
Erde ein Ellipsoid ist, was bei dem einfach zu berechnenden Kugelmodell ignoriert werden
kann. Dies könnte allerdings auch zu ungenaueren Ergebnissen führen.
Ziel der Arbeit ist es auch, Lernende nachvollziehen zu lassen, wieso die gemessene Fallbeschleunigung
meist vom Standardwert abweicht. Die dazugehörige Analyse ergab, dass
sich der Aufwand zum Verstehen der Formel aufgrund der vielen verschiedenen Einflüsse
mit zunehmender Genauigkeit erhöht.
Weiterhin ist es bei bekannter, heutzutage durch Mobiltelefone messbarer Fallbeschleunigung
möglich, die gewonnenen Berechnungsverfahren weiterzuverwenden, z. B. zur Bestimmung
der Höhe der aktuellen Position über Normalnull (NN).

Ein digitales System zur interaktiven Unterrichtspartizipation

Ziel dieses Projektes ist es, Schülern, welche temporär oder permanent eine Bildungseinrichtung
nicht besuchen können, eine Möglichkeit zu bieten, dennoch am Unterricht zu
partizipieren.
Dies wird mit einen Livestream des Unterrichtsraumes, welcher von Kamera und Mikrofon
vor Ort aufgezeichnet, verarbeitet und als Stream über das Webinterface bereitgestellt
wird, realisiert. Jener ist auf jedem gängigen Webbrowser und Endgerät abrufbar. Mit
diesem Webinterface ist es dem Schüler möglich, sich an Diskussionen oder Unterrichtsgesprächen
aktiv zu beteiligen sowie Fragen zu aktuellen Unterrichtseinheiten stellen, sei
es in Textform oder unter Zusendung von Bild- oder Dokumentdateien, beispielsweise
seine schriftlichen Lösungsansätze beinhaltend. Andersherum kann der Lehrer dem Schüler
häufig ohnehin bereits digital vorliegendes Unterrichtsmaterial zur Verfügung stellen,
damit letztgenannter Arbeitsblätter oder audiovisuelle Inhalte gleichermaßen bearbeiten
kann.
Die Verarbeitungseinheit stellt ein Raspberry Pi dar, ein Einplatinencomputer, welcher
auf diese Art und Weise als ein Server fungiert. Auch bietet er selbst über den angeschlossenen
Touchscreen eine Oberfläche, die zulässt, den Stream und die Verarbeitungseinheit
zu steuern, welche in Python geschrieben wurde. Des Weiteren gibt jene Oberfläche
Informationen zum Betriebszustand aus und zeigt aktuelle Nachrichten der Fernteilnehmer.
Additiv zum Touchscreen werden wichtige Informationen auch auditiv wahrnehmbar
durch Lautsprecher und Sprachsynthese ausgegeben.
Um aber eine Verknüpfung zwischen Web- und Serverinterface herzustellen, um Informationen
auszutauschen, wird die serverseitige Skriptsprache PHP verwendet.
Geräte ähnlicher Funktion mögen bereits existieren, doch haben sie Preise um 2.500,00 e
[2], was besonders dafür, die Bildung einem jeden zu ermöglichen, ein Preis ist, für den
nicht jede Bildungseinrichtung oder gar Privatperson monetäre Mittel aufwenden kann.
Das hier vorgestellte System liegt in einem Kostenbereich von circa 130,00 e.
Außerdem sind diese Produkte kommerziell; dieses ist quelloffen und für jeden nach seinen
individuellen Bedürfnissen modifizierbar.