Messgröße zuerst
Welche Variable beantwortet deine Frage tatsächlich?
IB Mathematics · Experimente und Messdaten
Messgeräte und Werkzeuge passend zur mathematischen Frage auswählen.
Von Lineal und Thermometer bis Datenlogger, Videoanalyse, CO₂-Sensor und Python - mit Datentypen, Mathematik, Beispielthemen und Grenzen.
Geräte sinnvoll auswählen
Messgeräte und Werkzeuge für IB-Mathematik-Experimente
Messgeräte machen aus einer Idee noch keine gute IA. Entscheidend ist, dass die Messgröße direkt zur Forschungsfrage passt, die Daten reproduzierbar sind und du Auflösung, Genauigkeit, Unsicherheit und Grenzen erklären kannst. Diese Übersicht verbindet typische Geräte mit möglichen mathematischen Methoden und Themenrichtungen.
Auflösung und Genauigkeit trennen
Eine Anzeige in 0,1-Schritten beweist nicht automatisch eine Genauigkeit von ±0,1.
Kalibrieren und testen
Führe eine kurze Pilotmessung durch, bevor du die komplette Reihe aufnimmst.
Wiederholen
Mehrere Durchläufe machen Streuung, Ausreißer und Unsicherheit sichtbar.
Rohdaten sichern
Bewahre unbearbeitete Dateien, Einstellungen und Zeitstempel nachvollziehbar auf.
Sicherheit und Datenschutz
Bei Wärme, Elektrizität, Sport, Personen- oder Gesundheitsdaten gelten zusätzliche Regeln.
Vom Gerät zur Forschungsfrage
Plane Variable, Messintervall und Auswertung zusammen.
- Frage: Welche Beziehung oder welches Modell wird untersucht?
- Messplan: Welche Werte, Intervalle, Kontrollen und Wiederholungen sind nötig?
- Mathematik: Welche Funktionen, Regressionen, Verteilungen oder Optimierungen beantworten die Frage?
- Reflexion: Wie beeinflussen Messfehler und Modellannahmen das Ergebnis?
Grundmessungen
Grundmessungen
Lineal, Maßband, Messschieber und Winkelmesser
Was du damit machen kannst
Damit misst du Längen, Durchmesser, Dicken, Winkel und geometrische Abstände. Ein Messschieber ist nützlich, wenn Millimeter oder Zehntelmillimeter relevant sind; ein Winkelmesser eignet sich für Wurf-, Licht-, Solar- oder Neigungsversuche.
- Typische Daten
- Länge, Winkel, Fläche, Volumen, Verhältnis, Messabweichung
- Mathematik
- Geometrie · Trigonometrie · Regression · Fehlerrechnung
Beispielthemen
- Flugbahn eines Papierfliegers bei verschiedenen Winkeln
- Volumen unregelmäßiger oder gedrehter Körper
- Solarzellenleistung in Abhängigkeit vom Einfallswinkel
Praxis und Sicherheit
Passende Themen suchen →Notiere Auflösung und Messmethode. Wiederhole jede Messung und vermeide unterschiedliche Bezugspunkte.
Waage und Feinwaage
Was du damit machen kannst
Eine Küchenwaage genügt für Gramm-Messungen; eine Feinwaage ist besser für Verdunstung, Filterrückstände, Elektroden oder kleine Materialproben. Zeitreihen der Masse lassen sich als lineare, exponentielle oder stückweise Modelle untersuchen.
- Typische Daten
- Masse, Massenänderung, Dichte, Verlustrate
- Mathematik
- Regression · Differentialrechnung · Statistik · Fehlerrechnung
Beispielthemen
- Verdunstungsrate verschiedener Flüssigkeiten
- Dichte von Holz, Kunststoffen oder Lösungen
- Massezunahme von Filtern oder Wasseraufnahme von Materialien
Praxis und Sicherheit
Passende Themen suchen →Wiege möglichst im selben Gefäß, tariere vor jedem Durchlauf und schütze die Waage vor Luftzug und Spritzwasser.
Messzylinder, Pipette und Laborgefäße
Was du damit machen kannst
Messzylinder liefern reproduzierbare Volumina; Pipetten sind für kleine, genau dosierte Mengen geeignet. Damit kannst du Konzentrationen herstellen, Dichte bestimmen oder Ausfluss- und Mischversuche standardisieren.
- Typische Daten
- Volumen, Konzentration, Durchfluss, Dichte
- Mathematik
- Proportionalität · Regression · Differentialgleichungen · Fehlerrechnung
Beispielthemen
- Entleerungszeit bei verschiedenen Öffnungsflächen
- Dichte von Wasser-Ethanol-Mischungen
- Einfluss der Zuckerkonzentration auf den Volumenstrom
Praxis und Sicherheit
Passende Themen suchen →Lies den Meniskus auf Augenhöhe ab. Für Chemikalien oder heiße Flüssigkeiten gelten Laboraufsicht und geeignete Schutzmaßnahmen.
Stoppuhr, Timer und Lichtschranke
Was du damit machen kannst
Zeitmessung ist zentral für Bewegung, Reaktion, Abkühlung, Schwingung, Durchfluss und Zerfall. Ein Smartphone-Timer reicht für langsame Prozesse; Video oder Lichtschranke ist bei kurzen Intervallen deutlich genauer.
- Typische Daten
- Zeit, Periodendauer, Durchlaufzeit, Reaktionszeit
- Mathematik
- Kinematik · Regression · Statistik · Periodizität
Beispielthemen
- Pendelperiode in Abhängigkeit von der Länge
- Durchfluss- oder Entleerungszeiten
- Lernkurven und Reaktionszeitverteilungen
Praxis und Sicherheit
Passende Themen suchen →Trenne Geräteauflösung von menschlicher Reaktionszeit. Bei Handmessung sind viele Wiederholungen besonders wichtig.
Temperatur, Licht und Umwelt
Temperatur, Licht und Umwelt
Kontaktthermometer und Temperatur-Datenlogger
Was du damit machen kannst
Ein Kontaktfühler misst die Temperatur eines Gegenstands, einer Flüssigkeit oder der Luft am Sensor. Datenlogger zeichnen automatisch in festen Intervallen auf und sind deshalb ideal für Abkühlung, Wärmeleitung, Isolation und Tagesverläufe.
- Typische Daten
- Temperatur, Temperaturdifferenz, Änderungsrate, Zeitkonstante
- Mathematik
- Exponentialfunktionen · Differentialgleichungen · Regression · Residuenanalyse
Beispielthemen
- Newtonsches Abkühlungsgesetz für Getränke
- Isolationswirkung verschiedener Bechermaterialien
- Temperaturverlauf in Räumen oder Bodenproben
Praxis und Sicherheit
Passende Themen suchen →Prüfe Eintauchtiefe, Reaktionszeit und Kalibrierung. Sensoren dürfen Gefäße nicht berühren, wenn die Flüssigkeitstemperatur untersucht wird.
IR-Thermometer und Wärmebildkamera
Was du damit machen kannst
Ein IR-Thermometer erfasst berührungslos die Oberflächentemperatur eines Punktes. Eine Wärmebildkamera liefert räumliche Temperaturfelder und ermöglicht Profile, Flächenmittelwerte, Abklingkurven und Bildauswertung.
- Typische Daten
- Oberflächentemperatur, Temperaturfeld, Hotspots, räumlicher Gradient
- Mathematik
- Regression · Flächenanalyse · Interpolation · Differentialrechnung
Beispielthemen
- Wärmeverteilung an Achsen oder Lagern nach Bewegung
- Abkühlung verschiedener Tassenoberflächen
- Vergleich von Dämmstoffen oder Fensterflächen
Praxis und Sicherheit
Passende Themen suchen →Emissionsgrad, Reflexionen und Messabstand beeinflussen Ergebnisse. Keine medizinischen Aussagen aus Hautbildern ableiten; personenbezogene Aufnahmen anonymisieren.
Luftfeuchte-, Materialfeuchte- und Wetterinstrumente
Was du damit machen kannst
Hygrometer, Feuchtesensoren, Anemometer, Regenmesser und Luftdrucksensoren ermöglichen Umweltzeitreihen. Sie eignen sich für multiple Regression, saisonale Muster und kontrollierte Vergleiche.
- Typische Daten
- Relative Feuchte, Wind, Niederschlag, Luftdruck, Materialfeuchte
- Mathematik
- Zeitreihen · multiple Regression · Statistik · Periodizität
Beispielthemen
- Luftfeuchtigkeit und Verdunstungsrate
- Lokaler Wind und Wärmeverlust
- Materialfeuchte und WLAN-Dämpfung
Praxis und Sicherheit
Passende Themen suchen →Sensoren nicht direkt in Sonne oder Regen platzieren, wenn sie dafür nicht ausgelegt sind. Standort und Messhöhe konstant dokumentieren.
Luxmeter, Lichtsensor und Solarsensor
Was du damit machen kannst
Luxmeter messen Beleuchtungsstärke; geeignete Solarsensoren oder Multimeter erfassen elektrische Leistung. Damit lassen sich Abstandsgesetze, Einfallswinkel, Abschattung und Tagesverläufe untersuchen.
- Typische Daten
- Lux, Bestrahlungsstärke, Spannung, Leistung, Winkel
- Mathematik
- Trigonometrie · Potenzmodelle · Regression · Optimierung
Beispielthemen
- Solarzellenleistung bei verschiedenen Winkeln
- Lichtintensität und Pflanzenreaktion
- Beleuchtungsverteilung in Klassenräumen
Praxis und Sicherheit
Passende Themen suchen →Lux ist auf menschliche Helligkeitswahrnehmung gewichtet und nicht identisch mit Strahlungsleistung. Sensororientierung und Umgebungslicht kontrollieren.
Elektrik, Mechanik und Akustik
Elektrik, Mechanik und Akustik
Multimeter und elektrische Messgeräte
Was du damit machen kannst
Ein Multimeter misst je nach Einstellung Spannung, Strom und Widerstand. Zusammen mit einer definierten Last lassen sich Batterieentladung, Innenwiderstand, Solarzellen und Sensorkennlinien untersuchen.
- Typische Daten
- Spannung, Strom, Widerstand, Leistung, Energie
- Mathematik
- Funktionen · Regression · Integralrechnung · Optimierung
Beispielthemen
- Entladungskurven von Batterien
- Innenwiderstand in Abhängigkeit von Temperatur
- Leistung einer Solarzelle bei Lichtwinkel und Abstand
Praxis und Sicherheit
Passende Themen suchen →Nur Kleinspannung und sichere Schulversuche verwenden. Strombereiche korrekt anschließen; Netzspannung gehört nicht in ein Schülerexperiment.
Kraftsensor, Federwaage und Drehmomentsensor
Was du damit machen kannst
Damit misst du Zug-, Druck- oder Federkräfte sowie gegebenenfalls Drehmoment. Typische Anwendungen sind Hookesches Gesetz, Reibung, Bruchlast, Hebel und Optimierung mechanischer Modelle.
- Typische Daten
- Kraft, Dehnung, Reibung, Bruchlast, Drehmoment
- Mathematik
- Lineare Regression · Optimierung · Mechanik · Fehlerrechnung
Beispielthemen
- Federkonstante und Belastungsbereich
- Reibungskoeffizient verschiedener Materialien
- Biege- oder Bruchlast standardisierter Proben
Praxis und Sicherheit
Passende Themen suchen →Belastungsgrenze nicht überschreiten. Bei brechenden Proben Schutzbrille, Auffangwanne und fachkundige Aufsicht verwenden.
Mikrofon, Schallpegelmesser und Audioanalyse
Was du damit machen kannst
Mikrofone liefern Wellenformen und Frequenzspektren; Schallpegelmesser geben Pegel in Dezibel an. Geeignete Software ermöglicht Fourier-Analyse, Resonanz, Dämpfung und Nachhallzeit.
- Typische Daten
- Frequenz, Amplitude, Dezibel, Spektrum, Nachhallzeit
- Mathematik
- Sinusfunktionen · Fourier-Analyse · logarithmische Modelle · Regression
Beispielthemen
- Resonanzfrequenz von Rohren
- Schalldämpfung verschiedener Materialien
- Obertöne von Musikinstrumenten
Praxis und Sicherheit
Passende Themen suchen →Gleiche Mikrofonposition und Aufnahmeverstärkung verwenden. Hörschutz beachten und keine unnötig hohen Lautstärken einsetzen.
Smartphone, Kamera und Tracking
Smartphone, Kamera und Tracking
Kamera und Smartphone für Foto- und Videoanalyse
Was du damit machen kannst
Video macht Positionen, Winkel und Zeiten bildweise messbar. Fotos eignen sich für Flächenanteile, Symmetrien, Fraktale, Perspektive und räumliche Interpolation. Eine Kalibrierlänge im Bild ist entscheidend.
- Typische Daten
- Pixelkoordinaten, Weg, Geschwindigkeit, Winkel, Fläche
- Mathematik
- Kinematik · Regression · Geometrie · Bildanalyse
Beispielthemen
- Flugbahn eines Balls oder Papierfliegers
- Drehbewegung beim Sport
- Blasenanteil, Blattfläche oder Filterfläche aus Fotos
Praxis und Sicherheit
Passende Themen suchen →Kamera fest montieren, Perspektive kontrollieren und Zeitstempel beziehungsweise Bildrate dokumentieren. Personen nur mit Einwilligung aufnehmen.
Smartphone-Sensoren: Beschleunigung, Gyroskop und Magnetometer
Was du damit machen kannst
Viele Smartphones erfassen Beschleunigung, Winkelgeschwindigkeit und Magnetfeld. Damit sind Schwingungen, Drehungen, Fahrten, Neigung und relative Feldmessungen möglich.
- Typische Daten
- Beschleunigung, Winkelgeschwindigkeit, Orientierung, Magnetfeld
- Mathematik
- Vektoren · Periodizität · Integration · Potenzmodelle
Beispielthemen
- Dämpfung eines Pendels oder Fahrzeugs
- Magnetfeldstärke in Abhängigkeit vom Abstand
- Beschleunigungsprofile bei Bewegung
Praxis und Sicherheit
Passende Themen suchen →Sensorachsen und Abtastrate dokumentieren, Hintergrundwert abziehen und das Telefon sicher befestigen.
GPS-Gerät und Fitness-Tracker
Was du damit machen kannst
GPS und Tracker liefern Position, Strecke, Geschwindigkeit, Höhe, Zeit und teilweise Herzfrequenz. Sie eignen sich für reale Bewegungsdaten, Routen, Höhenprofile und statistische Vergleiche.
- Typische Daten
- Koordinaten, Distanz, Geschwindigkeit, Höhe, Zeitreihe
- Mathematik
- Vektorrechnung · Geometrie · Regression · Statistik
Beispielthemen
- Fahrradgeschwindigkeit und Steigung
- Routenoptimierung zur Schule
- Pacing und Leistungsstreuung beim Lauf
Praxis und Sicherheit
Passende Themen suchen →GPS-Fehler sind in Gebäuden und zwischen hohen Häusern groß. Datenschutz beachten und genaue Wohn- oder Gesundheitsdaten nicht veröffentlichen.
Nicht-invasive Physiologie-Sensoren
Was du damit machen kannst
Puls-, Reaktionszeit- oder einfache Atemsensoren können zeitliche Muster und Unterschiede zwischen Bedingungen erfassen. Sie sind nur für harmlose Beobachtung geeignet, nicht für medizinische Diagnosen oder Selbstinterventionen.
- Typische Daten
- Puls, Reaktionszeit, Atemperiode, Erholungskurve
- Mathematik
- Statistik · Regression · Exponentialmodelle · Hypothesentests
Beispielthemen
- Erholungsrate nach standardisierter leichter Belastung
- Reaktionszeit unter verschiedenen Bedingungen
- Periodische Modellierung der Atmung
Praxis und Sicherheit
Passende Themen suchen →Einwilligung, Anonymisierung und schulische Regeln sind Pflicht. Keine riskanten Belastungen, Medikamentenversuche oder Diagnosen.
Sensorik und Schullabor
Sensorik und Schullabor
pH-, Leitfähigkeits- und Salzgehaltsmessgerät
Was du damit machen kannst
Diese Sensoren quantifizieren Eigenschaften von Lösungen. Sie ermöglichen Kalibrierkurven, Konzentrationsmodelle, Temperaturkorrekturen und zeitabhängige Reaktions- oder Mischversuche.
- Typische Daten
- pH, Leitfähigkeit, Salzgehalt, Konzentration
- Mathematik
- Logarithmen · Regression · Kalibrierung · Fehlerrechnung
Beispielthemen
- Leitfähigkeit von Regenwasserproben
- Salzkonzentration und Schall- oder Gefriereigenschaften
- pH-Verlauf bei Verdünnung oder Neutralisation
Praxis und Sicherheit
Passende Themen suchen →Nur ungefährliche Stoffe und schulgeeignete Konzentrationen verwenden. Sensoren spülen, kalibrieren und Temperaturabhängigkeit dokumentieren.
CO₂-Sensor und Raumluft-Datenlogger
Was du damit machen kannst
Ein geeigneter NDIR-CO₂-Sensor zeichnet Konzentration, häufig zusammen mit Temperatur und Feuchte, über die Zeit auf. Damit lassen sich Anstieg, Abklingkurve und Luftwechsel modellieren.
- Typische Daten
- CO₂-Konzentration, Änderungsrate, Zeitkonstante, Luftwechsel
- Mathematik
- Exponentialmodelle · Differentialgleichungen · multiple Regression · Zeitreihen
Beispielthemen
- CO₂-Abklingkurve nach Raumbelegung
- Fensteröffnung und Lüftungswirkung
- Lichtintensität und Netto-CO₂-Austausch einer Pflanze
Praxis und Sicherheit
Passende Themen suchen →Räume nicht absichtlich mit CO₂ anreichern oder luftdicht mit Personen schließen. Aufwärmzeit, Drift und Sensorposition dokumentieren.
Spezielle Schullaborausstattung
Was du damit machen kannst
Lichtschranken, Ultraschallsensoren, Kraftplatten, Spektrometer, magnetische Rührer oder präzise Datenlogger können anspruchsvollere Fragen ermöglichen. Ein Gerät ist aber nur sinnvoll, wenn die Messgröße zur Forschungsfrage passt und die Bedienung verstanden wird.
- Typische Daten
- Gerätespezifische Messwerte mit hoher zeitlicher oder räumlicher Auflösung
- Mathematik
- je nach Experiment: Analysis · Statistik · Differentialgleichungen · Spektralanalyse
Beispielthemen
- Schallgeschwindigkeit in Wasser
- Induktionsspannung bei bewegtem Magneten
- Kontrollierte Wärme- oder Strömungsversuche
Praxis und Sicherheit
Passende Themen suchen →Vorher mit Lehrkraft klären. Bediengrenzen, Kalibrierung, Sicherheitsvorschriften und Datenexport testen, bevor die eigentliche Messreihe beginnt.
Modellbau, Software und Daten
Modellbau, Software und Daten
Physisches Modell, Materialproben und 3D-Drucker
Was du damit machen kannst
Modelle erlauben kontrollierte Geometrien, austauschbare Parameter und wiederholbare Versuche. Ein 3D-Drucker kann Gerinne, Flügel, Behälter, Brücken, Parkettierungen oder Halterungen herstellen.
- Typische Daten
- Geometrie, Abmessungen, Belastung, Strömung, Optimierungsparameter
- Mathematik
- Geometrie · Optimierung · Skalierung · Simulation
Beispielthemen
- Gerinnequerschnitt und Abfluss
- Brückenkrümmung und Materialeinsatz
- Schaufelwinkel eines Wasserrads
Praxis und Sicherheit
Passende Themen suchen →Druckparameter und Maßabweichungen dokumentieren. Physische Modelle vereinfachen die Realität; diese Annahmen gehören in die Reflexion.
Computer, Tabellenkalkulation, CAS, GeoGebra, Desmos und Python
Was du damit machen kannst
Diese Werkzeuge speichern Daten, führen Regressionen durch, erzeugen Grafiken, berechnen Residuen, simulieren Zufallsprozesse und lösen Gleichungen numerisch. Sie ersetzen jedoch keine Erklärung der Mathematik.
- Typische Daten
- Tabellen, Modelle, Parameter, Simulationen, Grafiken
- Mathematik
- Regression · Simulation · numerische Verfahren · Optimierung
Beispielthemen
- Nichtlineare Regression einer Abkühlkurve
- Monte-Carlo-Simulation von Buffons Nadel
- Vergleich von Sortier- oder Graphalgorithmen
Praxis und Sicherheit
Passende Themen suchen →Formeln, Datenbereiche, Softwareversion und Einstellungen dokumentieren. Zentrale Ergebnisse müssen nachvollziehbar erklärt und nicht nur als Black-Box-Ausgabe gezeigt werden.
d3ee170a-0cd4-40a0-a47d-3cf96c77c05d.jpegSSD, SATA-Dockingstation und Datensicherung
Was du damit machen kannst
Das abgebildete Gerät ist keine Messsonde, sondern eine SATA-Dockingstation mit eingesetzter KingSpec-SSD. Sie ist nützlich, wenn große Video-, Wärmebild-, Audio- oder Sensordatensätze sicher aufbewahrt, versioniert und zwischen Auswertungsrechnern übertragen werden sollen. Für eine IA ist eine nachvollziehbare Ordnerstruktur oft ebenso wichtig wie das Messgerät.
- Typische Daten
- Rohdaten, Bildserien, Videos, Audiodateien, Skripte, Auswertungsstände
- Mathematik
- Datenmanagement · Reproduzierbarkeit · Versionierung · Stichprobenkontrolle
Beispielthemen
- Hochgeschwindigkeitsvideo einer Flugbahn
- Wärmebild-Zeitreihen mit vielen Einzelbildern
- KI-Klassifikation mit eigenem Bilddatensatz
Praxis und Sicherheit
Passende Themen suchen →Vor dem Einsetzen oder Formatieren immer Laufwerksmodell und Sicherung prüfen. Mindestens zwei Kopien führen; personenbezogene Daten verschlüsseln oder anonymisieren. Das genaue Dock-Modell ist auf dem Foto nicht eindeutig ablesbar.
Geräte sind nur ein Teil
Die mathematische Entscheidung bleibt zentral.
Ein teurer Sensor ersetzt weder eine klare Forschungsfrage noch nachvollziehbare Mathematik. Ein einfaches Lineal oder Smartphone kann für eine starke Arbeit völlig ausreichen, wenn Versuchsdesign, Datenauswertung und Reflexion überzeugen.