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Siemens Stiftung

Where is the sound coming from?

Graphic:
Instructions for an experiment on directional hearing with a ”hearing tube".

This simple experiment shows effectively how our ears can recognize which direction a sound is coming from.

Information and ideas:
Experiment setup:
The tube should be about 1 m in length. A 20 cm scale should be drawn on the tube starting right in the middle of the tube and going in both directions.
For the first 3 cm the millimetres should also be marked.
A student taps with a pencil on a certain position on the scale marked on the tube. The test person with the tube at his ears says whether the sound came from the right or the left.
The results are recorded. In this way the smallest distance can be established at which the test person recognizes the direction.

Relevant for teaching:
Acoustic phenomena
Sound/acoustics: parameters
Vibrations and waves
Structure and function of a sensory organ
Reception of stimuli and processing of information
Senses discover the environment

Simulation

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So funktioniert der SkyHydrant

Schemagrafik, interaktiv:
Das Funktionsprinzip der mobilen Filteranlage "SkyHydrant" wird gezeigt und ein detaillierter Einblick in den Aufbau des Membranfilters gewährt.

Das Schema der mobilen Filteranlage "SkyHydrant" wird gezeigt. Durch Klick auf die Zahlen werden die einzelnen Bestandteile beschriftet. Das Schema macht deutlich, dass die Filteranlage ohne Stromzufuhr auskommt. Der hydrostatische Druck, der aus der Schwerkraft des im Rohwassertank befindlichen Wassers und der Höhendifferenz (min. 1 m) zum Reinwassertank resultiert, treibt das herabströmende, verschmutzte Wasser durch den Membranfilter im SkyHydranten. Durch Klick auf den SkyHydranten kann man stufenweise von der makroskopischen Ansicht der Filtereinheit zur mikroskopischen Ansicht einzelner Poren der Filtermembran sowie gefilterter Bakterien gelangen.
Hinweis: Der SkyHydrant ist in der gezeigten Grafik der Deutlichkeit halber etwas größer dargestellt. Das Gerät ist in Realität 1,2 m hoch, einen Eindruck über die Größenverhältnisse mit den Roh- und Trinkwassertanks liefert das Foto.

Hinweise und Ideen:
Zur Verdeutlichung des physikalischen Prinzips bietet sich der Vergleich mit einem Wasserturm in einem städtischen Wassernetz an.

Simulation

Logo EDMOND NRW

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Sound path through the inner ear

Animation:
Sound path through the hearing system.

In the hearing process sound waves are transformed into nerve impulses in several steps.

1. Sound waves cause eardrum to vibrate.
2. Ossicles begin to move.
3. Transformation into travelling wave which passes through the fluid in the inner ear.
4. Transmission of the movement of inner ear fluid to the membranous cochlea.

Information and ideas:
The animation is suitable for looking at similar physical phenomena.

The sound path can be divided up into individual stages and discussed step by step.

Relevant for teaching:
Structure and functions of a sense organ
Reception of stimuli and transmission of information
Functions of senses

Medientypen

Simulation

Lernalter

11-18

Schlüsselwörter

Ear Sound

Sprachen

en

Simulation

Logo EDMOND NRW

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Sound path through the inner ear - in detail

Animation:
Sound path through the hearing system in detail.

In the hearing process sound waves are transformed into nerve impulses in several steps.

1. Sound waves cause eardrum to vibrate.
2. Ossicles begin to move.
3. Transformed into travelling wave which passes through the fluid in the inner ear.
4. Transmission of the movement of inner ear fluid to the membranous cochlea.
5. Tectorial membrane moves relative to this with the basilar membrane.
6. Hair cells of the organ of Corti are bent (stimulated).
7. Transformation of the hair cell movement into nerve impulses.

Information and ideas:
The animation is suitable for looking at similar physical phenomena.
The sound path can be divided up into individual stages and discussed step by step.

Relevant for teaching:
Structure and functions of a sense organ
Reception of stimuli and transmission of information
Functions of senses

Medientypen

Simulation

Lernalter

11-18

Schlüsselwörter

Ear Sound

Sprachen

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Luftbild Kläranlage

Foto:
Luftbild einer Kläranlage. Legende dazu im Beschreibungsfeld.

Aus der Vogelperspektive gut zu erkennen ist der Aufbau einer Kläranlage mit Vorklärbecken, Nachklärbecken, Faulbehältern usw.
Legende:
1) Zulauf-Schneckenpumpwerk
2) Rechengebäude Rechengutwäsche/-presse
4) Belüfteter Sandfang
5) Vorklärbecken
7) Belebungsbecken
8) Zwischenklärbecken I + II
9) Tropfkörperpumpwerk und P-Fällungsstation
10) Tropfkörper I + II + III + IV
11) Nachklärbecken I + II
16) Notauffangbecken
20) Frischschlammpumpwerk + Voreindicker
22) Faulbehälter I
23) Faulbehälter II
24) Schlammstapelbecken
25) Schlammsilo
26) Prozess Wasserspeicher
27) Schlammentwässerung + Trocknung
28) Schlammlagerplatz
29) Niederdruckgasbehälter
(Hinweis: Es sind nicht alle Bauwerke der Kläranlage auf dem Foto nummeriert. Daher ist auch die Nummerierung in der Legende nicht fortlaufend.)

Hinweise und Ideen:
Als Einstieg in das Thema Kläranlage gut geeignet.
Reale Kläranlagen schauen auf den ersten Blick relativ komplex aus, lassen sich jedoch gut auf die Grundschritte reduzieren.

Arbeitsblatt

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B4.1 Luftdruck messen - Der Technik auf der Spur (Arbeitsblatt)

Arbeitsblatt, druckbar:
Anwendungen aus der Technik als Ergänzung zum Teilexperiment 1 Luftdruck messen der Experimentieranleitung zu Experimento | 8+ B4 Wind.

Der Arbeitsauftrag enthält eine Grafik und drei Fotos: Die Grafik und die ersten beiden Fotos zeigen eine alltagsrelevante Anwendung. Das letzte Foto ist als weiterführende Idee gedacht. Konkrete Arbeitsaufträge leiten die Schülerinnen und Schüler an, sich mit den gezeigten Techniken auseinanderzusetzen, soweit das für die Schülerinnen und Schüler in den niedrigen Jahrgangsstufen möglich ist.

Hinweise und Ideen:
· Als Hilfe zur Lösung dient der Text in der gleichnamigen Sachinformation. Hier werden auch viele Zusatzinformationen gegeben.
· Die Lösung findet man im gleichnamigen Lösungsblatt.
· Mit diesen Arbeitsaufträgen soll im Rahmen von Experimento | 8+ ein Fenster zur Technik geöffnet werden. Zusammen mit den Schülerinnen und Schülern sollen Techniken, wie sie in den Experimenten vorkommen, vertieft bzw. die auf den Fotos gezeigten technischen Anwendungen in ihren Grundprinzipien erarbeitet und somit das im Experiment erworbene naturwissenschaftliche Wissen reflektiert und transferiert werden. Da Technik kein zentrales Lernziel von Experimento | 8+ ist, werden die Schülerinnen und Schüler dazu angeregt, sich mit der sie umgebenden Technik auseinanderzusetzen, jedoch nicht umfassend zum Erforschen der Lösung angeleitet. Letzteres kann aufgrund der Komplexität der gezeigten technischen Anwendungen auch nicht von den Schülerinnen und Schülern erwartet werden.

Experiment

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B6 Erneuerbare Energien (Lehreranleitung)

Experimentieranleitung zu Experimento | 8+:
Inhaltliche Hintergrundinformationen und praktische Hinweise zur Durchführung des Experiments Erneuerbare Energien. Es umfasst vier Teilexperimente.


Die Lehreranleitung enthält Informationen zu: Zentrale Fragestellung, Lehrplanrelevanz, Kompetenzen, Hinweise zur Durchführung der Teilexperimente, Forschungskreis, Weiterführende Forschungsfragen.

Das Experiment setzt sich aus vier Teilexperimenten zusammen:
· Die Energie der Sonne als Wärme nutzen (1)
· Die Energie der Sonne als Wärme nutzen (2)
· Die Energie des Wassers nutzen
· Die Energie des Windes nutzen

Die Schülerinnen und Schüler wachsen in einer Zeit auf, in der globale Umweltprobleme, insbesondere der Klimawandel, häufig thematisiert werden. Wichtig ist, dass die Schülerinnen und Schüler nicht nur die Probleme verstehen, sondern auch Möglichkeiten zur Problemlösung (z. B. erneuerbare Energiequellen) erkennen. Die folgenden Experimente ermöglichen eine Auseinandersetzung mit den erneuerbaren Energien (Sonne, Wasser und Wind als Energiequellen).

Hinweise:
· Bitte beachten Sie die Sicherheitshinweise in der Anleitung sowie die für Ihre Schule geltenden Sicherheitsrichtlinien.
· Alle in der Anleitung genannten Materialien müssen selbst im Handel beschafft werden. Einzelne Experimentiermaterialien können auch im Onlineshop des Lehrmittelherstellers Arnulf Betzold GmbH unter www.betzold.de/experimento kostenpflichtig bezogen werden.

Primärmaterial/Quelle

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Sound synthesis from Double Muffled Dolphin

Web resource:
This music automat in the form of an applet enables everyone to produce individual ambient sounds.

The automat is playing an array of sound (like a looping tape). The array is updated with data from the various modules whenever new data is available. To reflect changes on potmeters and buttons the sound is constantly recalculated. The newly calculated sound is then copied to the sound array. To prevent clicks-pops and odd things to happen ”recording" (copying) is synchronized with the ”play-head's" position on the ”tape".

Tips for running the Applet: 1. Make sure that Java Runtime is installed and that the browser security setting permits the playing of JAVA Applets. 2. Greyed tabs mean that these have to be opened and settings made. 3. It is best to start with ”DrumSynth" and click on ”Activate" in ”Module Control".

Information and ideas:
This tool involves more than just playing. It makes it possible to look at the subjects of sound production and sound design in a serious and systematic way.

Relevant for teaching:
Music
Senses discover the environment
Games to practise using the senses
Sound production and analysis

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Fotografía aérea de una planta de tratamiento de aguas cloacales

Fotografía:Fotografía aérea de la planta de tratamiento de aguas cloacales. Leyendas en el campo de descripción. Desde esta perspectiva aérea es claramente visible el plan de conjunto de una planta de tratamiento de aguas cloacales con un tanque de sedimentación primaria, un tanque de sedimentación secundaria, digestores, etc.Leyendas:1) Estación de bomba espiral de admisión 2) Edificio de cribado: prensa y lavado de cribas 4) Desarenador aireado5) Tanque de sedimentación primaria 7) Tanque de aireación 8) Tanques I y II de sedimentación intermedia9) Estación de bombeo del filtro de percolación y estación de precipitación de fosfato10) Filtros de percolación I, II, III y IV11) Tanques I y II de sedimentación secundaria 16) Tanque colector de emergencia20) Estación de bombeo de lodos frescos y espesador primario 22) Digestor I23) Digestor II24) Tanque de almacenamiento de lodos25) Silo de almacenamiento de lodos26) Almacenamiento de agua de proceso27) Deshidratación y secado de lodos28) Almacenamiento de lodos 29) Tanque de baja presión para gas(Nota: no todas las partes de la planta de tratamiento de aguas cloacales están numeradas en esta fotografía. Por lo tanto, la numeración de la nomenclatura no es continua.)Información e ideas:Idealmente adecuada como introducción al tema de plantas de tratamiento de aguas cloacales. Aunque las plantas reales de tratamiento de aguas cloacales parecen relativamente complejas a primera vista, se las puede reducir a las etapas básicas.

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How a SkyHydrant works

Interactive schematic diagram:
The functioning principle of the ”SkyHydrant" mobile filtration system is shown and a detailed insight given into the structure of the membrane filter.


This diagram shows the schematic layout of the ”SkyHydrant" mobile filtration system. Labeling is displayed for the individual components by clicking on the numbers. The diagram highlights the point that the filtration system can operate without an electric power supply. The hydrostatic pressure resulting from the gravity of the water in the raw water tank and the height difference (min. 1 m) with respect to the clean water tank forces the contaminated water through the membrane filter in the SkyHydrant as it flows down. Click on the SkyHydrant to go in stages from the macroscopic view of the filter unit to the microscopic view of individual pores of the filter membrane and filtered bacteria.
Note: For the sake of clarity the SkyHydrant is depicted somewhat larger in the illustrated diagram. In reality the device is 1.2 m high; the photo with the raw water and drinking water tanks gives an impression of the relative sizes.

Information and ideas:
Comparison with a water tower in an urban water supply network is a good way to illustrate the physical principle.