Das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße

Das Schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße

Gymnasium

Physik

11. | 12. | 13. Klasse

6 - 10 Unterrichtsstunden

Beschreibung

Im Zentrum unserer Heimatgalaxie befindet sich ein supermassives Schwarzes Loch, das mehrere Millionen Sonnenmassen auf die Waage bringt. Für den Nachweis und die Erforschung dieses Schwerkraftmonsters wurden dem deutschen Astrophysiker Reinhard Genzel der Nobelpreis für Physik 2020 verliehen. Dieser Beitrag nähert sich dieser Thematik mit kontextorientierten Arbeitsblättern zur Physik von Schwarzen Löchern. Insbesondere bestimmen die Lernenden mit Hilfe des Orbits des Sterns S2 die Masse, den Durchmesser und das Aussehen des Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße.
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Kompetenzen

Klassenstufe:11–13
Dauer:6–10 Unterrichtsstunden
Kompetenzen:Physikalische Informationen aus Sachtexten entnehmen und mit bekanntem Wissen verknüpfen, Herleiten von Formeln, Anwenden von Gesetzmäßigkeiten, Rechenwege dokumentieren, Berechnungen durchführen
Thematische Bereiche:Milchstraße, Bewegung von Himmelskörpern, Gravitationsgesetz, Schwarzschildradius, Gezeitenbeschleunigung, relativistische Effekte
Medien:Computersimulationen

Inhaltsangabe

1./2. Stunde

ThemaAufbau und Eigenschaften der Milchstraße
M 1Eine Sterneninsel namens Galaxis
M 2Sternentanz ums Schwerkraftmonster
Benötigt:
  • Internetzugang

3.–6. Stunde

ThemaEigenschaften des Schwarzen Lochs SgrA*
M 3Die Masse des Schwarzen Lochs
M 4Die scheinbare und die wahre Ellipse
M 5Der Durchmesser des Schwarzen Lochs
M 6Wie sieht es aus – das Schwarze Loch?
Benötigt:
  • Internetzugang
  • Computersimulationen

7. Stunde

ThemaFallbewegungen in der Nähe des Schwarzen Lochs
M 7Rasante Kurvenfahrt ums Schwarze Loch
M 8Im freien Fall ins Schwarze Loch
Benötigt:
  • Internetzugang
  • Computersimulationen

8./9. Stunde

ThemaVorhersagen der Relativitätstheorien
M 9Albert Einstein auf dem Prüfstand

10. Stunde

ThemaHerleitungen
M 10Wie kommt man denn auf diese Formeln?

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