Raumkrümmung zum Anfassen - Sektormodelle aus dem 3D-Drucker 6 Autor/innen

Abstract

Sektormodelle sind Anschauungsmodelle für nicht-euklidische Geometrie. Sie wurden entwickelt, um die Grundkonzepte der allgemeinen Relativitätstheorie in zwei bzw. drei Dimensionen auf anschauliche Weise darzustellen (Zahn & Kraus, 2014; Zahn & Kraus, 2019). Für eine Einführung in die Allgemeine Relativitätstheorie kann man mit solchen Modellen beispielsweise den Raum in der Nähe eines Schwarzen Lochs oder das Innere eines Neutronensterns darstellen.

Der Einsatz von Sektormodellen ist nicht nur im Physikunterricht möglich. Auch im Mathematikunterricht können sie genutzt werden, um sphärische und hyperbolische Geometrien darzustellen. Sektormodelle erlauben diverse Aktivitäten der Lernenden: beispielsweise können Lernende anhand der Modelle mit einfachen Mitteln Krümmungen bestimmen und den Verlauf von Geodäten untersuchen. Die einfacheren ebenen Sektormodelle können Lernende ausgehend von der Metrik auch selbst berechnen und konstruieren (Kraus & Zahn, 2016).

In diesem Beitrag geben wir eine kurze Einführung in Sektormodelle und stellen Umsetzungen mit dem 3D-Drucker, sowie ihr Potential für den Einsatz im Physikunterricht vor.