Der schräge Wurf

«Aufgabenstellungen zu folgenden Bewegungsarten lösen: Geradlinig gleichförmige Bewegung, gleichmässig beschleunigte Bewegung, freier Fall, parabolische Bewegung» Dieser Satz aus dem Rahmenlehrplan für die Berufsmaturität (Bern, 13. Juni 2025) ist symptomatisch für die Dekadenz nicht nur des gymnasialen Physikunterrichts. Die Schülerinnen und Schüler müssen nicht die Physik dahinter verstehen, sondern nur Aufgaben lösen können. Folgerichtig findet man in der kantonalzürcherischen Präzisierung eine lange Regieanweisung inklusive Formeln für alle möglichen Aufgaben. Stellt man nur wenige Monate nach der Berufsmaturität ein paar Verständnisfragen zum schiefen Wurf, erlebt man ein didaktisches Desaster. Die Beschleunigung wird mit der Geschwindigkeit verwechselt oder im aufsteigenden Ast der Parabel nach oben orientiert. Die Menge der eingezeichneten Kräfte wächst mit der Anzahl «genossener» Physiklektionen. Spitzenreiter ist die Frage nach dem Wechselwirkungsprinzip. Dass der geworfene Körper nach Newton die Erde mit der gleich starken Kraft nach oben zieht, wie dieser von der Erde nach unten gezogen wird, schein weit ausserhalb der Vorstellungswelt der jungen Leute zu liegen. Recht haben sie! Die gravitative Wechselwirkung wurde von Albert Einstein abgeschafft und durch eine reine Geometrie ersetzt. Nach Einstein sehen wir eine Parabel, weil wir die Bewegung des geworfenen Körpers aus einem beschleunigten Bezugssystem betrachten.

Seit ich den eingangs zitierten Satz in einer älteren Version des Rahmenlehrplans erstmals gelesen habe, werde ich den Gedanken nicht mehr los, dass die Autorinnen und Autoren des fachspezifischen Teils etwa so viel von Mechanik verstehen wie ich vom Geburtenrückgang der schwanzlosen Waldameisen. Galileo Galilei, welcher den schiefen Wurf 1638 umfassend und korrekt beschrieben hatte, wusste selbstverständlich, dass der im Vakuum fallende Körper unabhängig von den Abschussbedingungen eine konstante Fallbeschleunigung erfährt. Die Parabel ist gemäss seinen Worten die Folge einer gleichförmigen Bewegung längs der Horizontelen überlagert mit einer konstant beschleunigten Bewegung in der Vertikalen. Folglich ist die Beschleunigung unabhängig von der Anfangsgeschwindigkeit immer gleich der Gravitationsfeldstärke, welche die Gewichtskraft verursacht. Mangels Kontaktmöglichkeiten kann im Vakuum höchstens noch eine elektromagnetische Kraft auf den Körper einwirken. Eine mitfliegende Person würde sich schwerelos fühlen. Nach Einstein ist die gefühlte Schwerelosigkeit real, weil alle fallenden Bezugssysteme gemäss dem genialen Physiker die wahren Inertialsysteme sind.

Der schiefe Wurf liefert die Vorlage für anspruchsvolle, algebraische Aufgaben, wie ich noch aus meiner eigenen Zeit als Berufsmittelschüler weiss. Abgesehen für den kurzen Flug einer Bocciakugel, eines Steins oder einer achtlos weggeworfenen Bierflasche kann diese Theorie kaum auf eine reale Bewegung angewendet werden. Ein Fuss- oder Tennisball fliegt in der Regel so schnell, dass der Luftwiderstand und bei Rotation die Magnus-Kraft nicht zu vernachlässigen ist. Zudem gibt die Überlagerung einer konstant beschleunigten Bewegung mit einer gleichförmigen intellektuell viel zu wenig her, speziell wenn die Lösungsfunktion schon im Unterricht hergeleitet worden ist und die Schülerinnen und Schülern in den Übungen und in Prüfungen vorgekaute Permutationen linearer und quadratischer Gleichung blindlings anwenden müssen. Als leuchtendes Gegenbeispiel zu dieser drögen Formelturnerei kann ich die Systemphysik wärmstens empfehlen. Wer je ein systemdynamisches Modell für den Flug einer Gewehrkugel, eines rotierenden Balls oder gar eines Federballs selber entwickelt hat, lernt ein dreistufiges Strukturmodell mit Impulsbilanz, Kinematik und Energiebilanz kennen. Sie oder er weiss nach dem eigenständigen Modellieren, was konstitutive Gleichungen, Parameter und Anfangswerte sind. Die Sensitivität von Parametern und Anfangswerten kann jeder austesten und die Ergebnisse mit bewältigbarem Aufwand an realen Experimenten ausmessen. Sind wir uns einig, dass das alles die wahre Physik ausmacht? Oder wollen wir in den nächsten Jahrzehnten noch ein paar weitere Generationen von neugierigen und lernwilligen Schülerinnen und Schüler derart kaltblütig schikanieren und demotivieren?