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Knex 78620 - Education Intro to Wheels and Axles and Inclined Planes Teachers Guide Manual

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Wheels & Axles
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Es erfordert sehr viel Kraft, das Schaufelrad über die Achse drehen zu
lassen und das Schaufelradboot in einem gleichmäßigen Tempo zu
bewegen. Für den Einsatz dieses Boottyps in rauem Gewässer, wäre
noch mehr Kraft erforderlich.
4. Bitten Sie die Klasse, zu überlegen,
inwieweit Abdeckungen an den
Schaufelradblättern (grüne Stäbe),
die Bewegung des Bootes beeinflussen
würden. (Wenn Sie das schwer finden,
fragen Sie die Schüler, was passiert,
wenn sie beim Schwimmen
Flossen tragen.)
Anwendung
Bitten Sie die Schüler, die Vor- und Nachteile des Einsatzes einer ein Schaufelrad drehenden Achse in das Heft zu
notieren. Bestärken Sie die Schüler, darüber nachzudenken, wie der hohe Kraftaufwand, nötig für das Drehen der Achse
auf einem kleinen Kreis, es dem Schaufelrad ermöglicht auf einem großen Kreis zu drehen, was wiederum dazu führt,
dass der äußere Rand des Schaufelrades in der gleichen Zeit eine größere Strecke zurücklegt. Somit bewegt sich der
Rand des Rades mit höherer Geschwindigkeit als die Achse.
Fordern Sie die Schüler auf, darüber
nachzudenken, warum Schaufelradboote
üblicherweise in ruhigen Gewässern,
wie einem See oder einem Fluss, zum
Einsatz kommen. Wie können sie ihre
Ideen testen?
Weiterführend
1. Recherchieren Sie mit Hilfe der Bibliothek und des Internets über die Clermont, einen frühen Schaufelraddampfer
von Robert Fulton. Die 1807 gebaute Clermont war der erste wirtschaftlich erfolgreiche Raddampfer. Er bewies, dass
Dampfboote schneller und verlässlicher waren als Segelschiffe, weil sie nicht von veränderlichen Windverhältnissen
abhängig waren. Bauen sie die Clermont mit K’NEX und präsentieren sie ihn der Klasse.
(Besuchen Sie http://ulster.net/-hrmm/steamboats/fulton.html für weitere Informationen.)
2. Bitten Sie ihre Schüler, die Mechanische Übersetzung der gebauten Rad und Achsen Kombination, zu berechnen.
Folgen Sie dabei diesen Anweisungen:
Messen Sie den Durchmesser des Rades oder der Achse – was immer die Kraft aufbringt. Dann halbieren
Sie den Durchmesser und erhalten den Kraftradius (RK).
Messen Sie den Durchmesser des Rades oder der Achse – was immer nicht die Kraft aufbringt. Dann halbieren
Sie den Durchmesser und erhalten den Reibradius (RR).
Dividieren Sie RK durch RR und Sie erhalten die Mechanische Übersetzung (MA).
RK ÷ RR = MA
Am Beispiel des Schaufelradbootes, bei dem die Achse das Rad dreht,
lautet das Ergebnis: MA = Radius der Achse ./. Radius des Rades. Das
Ergebnis weist einen Wert auf, der kleiner ist als 1 und zeigt, dass die
Arbeit schwerer ist, als bei der Variante, wo das Rad gedreht wird. Die
Achse wird jedoch über eine kleinere Strecke bewegt als das Rad. Die
einfache Maschine hilft, die Arbeit zu erleichtern, indem sie die Strecke
und die Geschwindigkeit erhöht (multipliziert).
RÄDER & ACHSEN
www.knexeducation.com
Education
®
Die Schüler sollten vorhersagen können, dass die Schaufelblätter
das Boot weiter fahren lassen, auch wenn der
Motor auf die gleiche Weise aufgezogen wurde. Das Hinzufügen
von Schaufelblättern vergrößert das Schaufelrad (und die
Wassermenge, die bewegt wird), daher kann es mit jeder Umdrehung
der Achse eine größere Strecke fahren.
Das
Schaufelradboot
… 19 …


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