Lösungsblatt · Für die Lehrkraft

Gezeiten- und Wellen-Labor

System Meer · Klasse 9/10 (BP 2016, 3.3.4.1)

Lernziel

Entstehung von Gezeiten und Wellen experimentell nachvollziehen.

Für die Lehrkraft

Zeitbedarf mit Werkzeug: etwa 30 Minuten

Arbeitsauftrag am Werkzeug

Stelle im Wellen-Labor drei verschiedene Wellen ein und notiere die Werte. Wechsle dann ins Gezeiten-Labor und beobachte Spring- und Nipptide.

Lösungen und Erklärungen

1
Nenne die drei Größen, mit denen du eine Welle im Werkzeug beschreibst, und was sie bedeuten.AFB I · Ein Merkmal kennen
Erwartungshorizont: Amplitude (halbe Höhe), Wellenlänge (Abstand zweier Berge), Periode (Dauer einer Schwingung).
2
Berechne die Geschwindigkeit deiner drei Wellen mit Wellenlänge ÷ Periode. Trage sie in die Tabelle ein und prüfe mit der Anzeige im Werkzeug.AFB II · Mehrere Schritte verbinden
Erwartungshorizont: v = λ/T korrekt gerechnet; Werte stimmen mit der Anzeige überein.
3
Erkläre wie aus mehreren Teilschwingungen die Gezeiten entstehen und warum es zweimal am Tag Hochwasser gibt.AFB II · Zusammenhänge begründen
Erwartungshorizont: Mond- und Sonnengezeit überlagern sich; zwei Flutberge (Anziehung, Fliehkraft), Erde dreht sich darunter → ca. alle 12 h 25 min Hochwasser.
4
Begründe warum Springtiden bei Voll- und Neumond auftreten und Nipptiden bei Halbmond.AFB III · Zusammenhänge begründen
Erwartungshorizont: Sonne und Mond in einer Linie → Kräfte addieren sich (Spring); im rechten Winkel → teilweise Aufhebung (Nipp).

Trage ein: Drei Wellen im Labor

Tabelle: Werte aus dem Werkzeug; Vollständigkeit und Einheiten zählen, nicht die letzte Stelle.

Spalten der Tabelle auf dem Arbeitsblatt: Welle · Amplitude (m) · Wellenlänge (m) · Periode (s) · Geschwindigkeit (m/s)

1 · 2 · 3

Schnellcheck: Lösungen

1. Wodurch entstehen Ebbe und Flut auf der Erde?
A) Durch die Anziehungskraft des Mondes (und der Sonne) auf die Meere
Der Mond zieht das Meerwasser auf der mondnahen Seite an, dort entsteht Hochwasser. Auf der gegenüberliegenden Seite entsteht durch die Fliehkraft der Erde ein zweites Hochwasser. Die Sonne wirkt genauso, aber schwächer, weil sie viel weiter entfernt ist.
2. Wie oft gibt es an den meisten Küsten pro Tag Hochwasser (Flut)?
B) Zweimal pro Tag
An den meisten Küsten gibt es zweimal Hoch- und zweimal Niedrigwasser pro Mondtag (rund 24 Stunden und 50 Minuten), weil sich die Erde einmal unter den zwei Wasserbergen des Mondes hindurchdreht.
3. Wann tritt eine Springtide (besonders hohes Hochwasser) auf?
A) Wenn Mond und Sonne in einer Linie stehen und ihre Kräfte sich addieren
Bei Voll- oder Neumond stehen Mond, Erde und Sonne in einer Linie. Dann addieren sich die Gezeitenkräfte, es gibt höheres Hochwasser und tieferes Niedrigwasser (Springtide). Stehen Mond und Sonne dagegen im rechten Winkel zueinander (bei Halbmond), schwächen sich die Kräfte gegenseitig ab und es entsteht die schwächere Nipptide.
4. Stelle im Gezeiten-Labor die halbtägige Tide M2 auf 2,5 m und die tägliche Tide K1 auf 0 m. Wie groß ist der Tidenhub laut Anzeige?
A) 5,0 m
Der Tidenhub ist der Höhenunterschied zwischen Hoch- und Niedrigwasser. Bei einer M2-Amplitude von 2,5 m schwankt der Wasserstand zwischen -2,5 m und +2,5 m, der Tidenhub beträgt also 5,0 m.
5. Erhöhe im Werkzeug (Tab „Wellen-Labor“) die Wellenlänge und behalte die Periode gleich. Was passiert mit der Wellengeschwindigkeit?
A) Die Geschwindigkeit nimmt zu
Die Wellengeschwindigkeit berechnet sich als Wellenlänge geteilt durch die Periode. Wenn die Wellenlänge wächst und die Periode gleich bleibt, steigt die Geschwindigkeit.
6. Wodurch werden Wellen im offenen Meer hauptsächlich erzeugt?
A) Durch den Wind, der auf die Wasseroberfläche drückt
Wind überträgt Energie auf die Wasseroberfläche und erzeugt so Wellen. Je stärker und langanhaltender der Wind weht und je größer die Streichlänge (die freie Wasserfläche, über die er weht) ist, desto größer werden Wellenhöhe und Wellenlänge.

Zu den Reflexionsfragen

Offene Antworten. Für die SOLO-Einordnung: Ein Merkmal nennen entspricht unistrukturell, mehrere Merkmale verbinden multistrukturell, einen Zusammenhang begründen relational.

Zur Vermutung: Wie oft ist deiner Vermutung nach an der Nordsee an einem Tag Hochwasser? Zweimal, etwa alle 12 Stunden und 25 Minuten. Der Mond zieht das Wasser auf seiner Seite an, auf der gegenüberliegenden Seite entsteht durch die Fliehkraft ein zweiter Wasserberg. Die Erde dreht sich unter beiden hindurch.
Zur Erklärfrage: Erkläre in zwei Sätzen, warum die Gezeiten bei Voll- und Neumond besonders stark sind.
Zur Transferfrage: Wattwanderungen werden nach dem Gezeitenkalender geplant. Welche Angabe daraus ist lebenswichtig, und warum?

Differenzierung und Hinweise

Hilfe

Tipp zu Aufgabe 2: Geschwindigkeit ist Weg durch Zeit. Der Weg ist eine Wellenlänge, die Zeit eine Periode.

Zusatzaufgabe

Erkläre mit dem Werkzeug, was passiert, wenn sich zwei Wellen mit gleicher Wellenlänge, aber versetzt überlagern (Interferenz). Wann löschen sie sich aus?

Das Wellenmodell ist idealisiert (Sinus); Aufgabe 4 verlangt die Konstellation Sonne–Erde–Mond, ggf. mit Skizze an der Tafel.

Geographie interaktiv, Version 2026-09-04