Mit dem Crashtest durch die Dynamik

Mit dem Crashtest durch die Dynamik

Gymnasium | Mittlere Schulformen

Physik

9. | 10. | 11. | 12. Klasse

4 - 8 Unterrichtsstunden

Beschreibung

Steigen Sie anhand des Beispiels „Crashtest“ handlungsorientiert in die Dynamik ein. Lassen Sie Ihre Schüler einen Crashtest im Klassenzimmer mit ihrem neuen Wissen und Können analysieren, modellieren und simulieren.
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# Newton’sche Gesetze der Dynamik
# Crashtest
# Trägheitsprinzip
# Aktionsprinzip
# Reaktionsprinzip
# Bewegungsgesetze
# passive Sicherheit
# Kraftfahrzeug
# Weltraumflug

Kompetenzen

Klasse:ab 9.
Dauer:4–8 Stunden
Ihr Plus:
  • spektakulärer Crashtest als Motivation
  • moderne Medien im Schuleinsatz
  • anspruchsvolle Schüleraufträge für „Experten“
  • spannende Schüler- und Lehrer-versuche
Inhalt:
  • Crashtest im Klassenzimmer
  • Newton’sche Gesetze der Dynamik
    • „lex prima“ (Trägheitsprinzip)
    • „lex secunda“ (Aktionsprinzip)
    • „lex tertia“ (Reaktionsprinzip)
  • Modellieren und Simulieren

Inhaltsangabe

M 1 AbAusflug in die Geschichte – Automobilbau gestern und heute
V: 5 minD: 45 min
  • Video „Die zweite Haut“(14:32 min)
M 2 LV, SVCrashtest im Physikraum: Wie weit fliegt ein Dummy?
V: 20 min (Projektwoche)D: 45 min
  • Videokamera (digital)
  • Videobearbeitungssoftware
  • Luftkissenbahn mit Gleiter
  • Stativmaterial
  • Dummy (kleine Puppe, Figur)
  • Knautschzonenmaterialien
  • PowerPoint-Präsentation von CD-ROM 35
M 3 SV, LVDie Ursache für das Abbremsen – das Wechselwirkungsprinzip
V: 10 minD: 30 min
  • verschiedene Untergründe
  • zum Ausrollen
  • Gegenstand, Hindernis (Klotz)
  • schiefe Ebene
  • Wagen, Kugel, Rolle
  • Messlineal, Stoppuhr
M 4 LVDas Wechselwirkungsprinzip: Ursachen genauer betrachtet
V: 5 minD: 15 min
  • schiefe Ebene
  • Wagen (Kugel, Rolle)
  • verschiedene Untergründe
  • Federkraftmesser (100 mN)
M 5 Ab, SVWenn wir nur nicht so träge wären! – Trägheitsprinzip
V: 5 minD: 45 min
  • Messtabelle aus M 3 und M 4
  • Video der ESA→ Abschnitt „Trägheit“ (5:15 min)
  • Luftballon
  • Luftkissenfahrzeug (Eigenbau M 6)
M 6 SV„Luftkissenfahrzeug“a) Bastelanleitungb) Bastelbogen
V: 5 minD: 30 min
  • Pappe (1x glatt und 1x dick)
  • Klebstoff (Alleskleber)
  • Stopfnadel, Stricknadel
  • Luftballon
  • Zeichengeräte
  • Schere, Nähnadel
M 7 LVDas Grundgesetz der Dynamik beim Crash (1)
V: 10 minD: 20 min
  • Druckkraftmesser
  • Lineal
  • Luftkissenbahn mit Gleiter
  • Stativmaterial
M 8 LVDas Grundgesetz der Dynamik beim Crash (2)
V: 10 minD: 20 min
  • Druckkraftmesser
  • Waage
  • Luftkissenbahn mit Gleiter
  • Stativmaterial
M 9a LVWelche Knautschzone ist der beste Lebensretter?a) Crashdauer
V: 10 minD: 20 min
  • Luftkissenbahn mit Gleiter
  • Stativmaterial
  • elektronische Uhr (Δt = 0,01 s) zur Kontaktzeitmessung
  • leichter (dünner)
  • Kupferdraht
  • Knautschzonen hart z. B. massive Vorderfront, federnd z. B. [Ring-]Feder, verformbar z. B. Aluminiumfolie (dünn)
M 9b LVWelche Knautschzone ist der beste Lebensretter?b) Kraftwirkungen
V: 10 minD: 20 min
  • Luftkissenbahn mit Gleiter
  • Stativmaterial
  • Computerinterface mit Kraftsensor
  • Knautschzonen hart z. B. massive Vorderfront, federnd z. B. [Ring-]Feder, verformbar z. B. Aluminiumfolie (dünn)
M 10 SV, LVModellierung eines Crashs (für Experten)
V: 5 minD: 45 min
  • Modellierungssoftware z. B. Dynasys, Moebius, Yenka
  • Computeralgebrasystem z. B. Mathematica
  • Tabellenkalkulationssoftware z. B. Excel
  • PC mit Beamer (bei Demonstration)
  • Computerkabinett (bei selbstständigem Arbeiten der Schüler)
M 11 SV, LVSimulation
V: 5 minD: 25 min
  • Software aus M 10
  • Modellierungsdatei aus M 10
  • PC mit Beamer (bei Demonstration)
  • Computerkabinett (bei selbstständigem Arbeiten der Schüler)

Die Erläuterungen und Lösungen zu den Materialien finden Sie ab Seite 24.

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