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KL i C in ExtremSportarten BOB - fahren

KL i C in ExtremSportarten BOB - fahren. Aus pädagogischer Sicht. Einleitung. Das Ziel : SchülerInnen sollen Kräfte spüren , um sie zu verstehen sollen Zentrifugalkräfte verstehen haben die Möglichkeit Bobfahren zu erleben , nicht im Winter, sondern im Sommer mit “ Radbobs ”

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KL i C in ExtremSportarten BOB - fahren

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Presentation Transcript

  1. KLiC in ExtremSportartenBOB - fahren Aus pädagogischer Sicht

  2. Einleitung • Das Ziel: SchülerInnen • sollenKräftespüren, um siezuverstehen • sollenZentrifugalkräfteverstehen • haben die MöglichkeitBobfahrenzuerleben, nichtim Winter, sondernimSommermit “Radbobs” • sollenErfahrungsammelnimUmgangmitgroßenDatenmengen und in derDatenanalyse • sollenBeispiele des täglichenLebensfinden

  3. Einleitung • Methode: Inquiry based learning • Alter: 15-19Jahre • Context: Schule, outdoor • ErforderlicheZeit: von Zielenabhängig • Lehrplankonnex: • Physik: Mechanik: Bewegung, Kräfte • Mathematik: Vektoren; Statistik • IKT: Tabellenkalkulation

  4. VorbereitendeAktivitäten FragenausvorhandenemWissenerarbeiten • SchülerInnen • Sehen das video: bob sleigh (www.youtube.com/watch?v=kQtlliPMXYM) • Fragen: • Bob fährt die Bandenhoch– warum? • EngederBahn- warum? • KönnenderSteuermann und derBremser den Weg des Bobs beeinflussen? – wie?

  5. Vorbereitende Aktivitäten • ErarbeitenderNewton’schenGesetze und des Kräftegleichgewichts • Versuch: freier Fall (Stiegenhaus, 3.Stock) mitMaßband und Stoppuhr um kennenzulernen: • messen und Messfehler • Analyse und Interpretation von Messungen • VoraussagenfürMessungen

  6. KliC-Set, Laptop Klick Set war am Ellbogenbefestigt Die Ausrichtung z Technik and Sensoren: x y

  7. Olympia Bobbahn in IGLS Länge: 1270 m Höhendifferenz: 100m Kurven: 14 Kurvenhöhe: 7m (max) http://www.olympiaworld.at/OW/C/C500.php

  8. Die Messung 3 Messungen Bob 2 Weste, Arm, Messung fehlgeschlagen, es konnten keine Daten gespeichert werden Bob 4 2x Arm, Messung und Datenspeicherung erfolgreich Bob 5 Weste, 2x Arm, es konnten keine Daten gespeichert werden. Die wichtige ErfahrungDas Abenteuer Bobfahren Das Spüren der Kräfte

  9. Das Problem • Die Position des Sensors – der Ellbogen • Die Armbewegung unterscheidet sich von der des Bobs • Erschütterungen • Der Grund für den Mißerfolg bei 2 Messungen könnte die riesige Datenmenge sein.

  10. Das Ergebnis Von der KLiC SW

  11. Das Ergebnis 27.340 Datenpunkte ca. 100.000 relevant importiert in EXCEL

  12. Die Daten Analyse • In verschiedenen Gegenständen • Physik: - Bewegung, Kräfte • - Messen, Messfehler • Mathematik: - Vektoren • - Statistik (Regression, Korrelation) • Informatik: Tabellenkalkulation

  13. Die Daten Analyse • mit verschiedenen Programmen • EXCEL • GeoGebra: - Vektoren • Datenanalyse tools: z.B. http://shodor.org/talks/ct-ibse/model2.html • Das ist möglich, da die Daten im ASCII – Format gespeichert werden

  14. Physik – Datenanalyse KLiC – Daten konvertierte Daten berechnete Werte =n478 + n479*i479 =wurzel(f479^2+g479^2+j479^2) a = √ (ax2 + ay2 + az2)v(t) =v0 + a*t

  15. Physik – Datenanalyse ax ay az aabs

  16. Physik – Datenanalyse a abs a x a y a z X Y Z abs

  17. Die Theorie Fg … Gewichtskraft (Bob and Mannschaft) Fb … Reibungskraft oder BodenkraftFz … Zentrifugalkraft • Fz= 0 der Bob fährt am Boden, es gib keine resultierende Kraft Fz. • Fz≠ 0 auf Grund hoher Geschwindigkeit fährt der Bob die Bande hoch, Fb bekommt eine immer größere Komponente in Richtung des Kurvenmittelpunktes, es gibt eine resultierende Kraft Fz. • Je schneller der Bob ist, umso höher fährt er die Bande hoch.

  18. Kraft: FZ = mω2r = mv2/r aZ = ω2 r = v2 / r ω = 2 π / T Kreiselradius aus den Bahndaten: 67 mm 67mm ….100 m 20 mm … d d =100 m * 20 mm / 67 mm = 29,85 m r = 14,93 m Aus den Daten: T = 7s => ω = 2 π / T = 0,97 v = ω*r= 48km/h mit aZ= 11,38 m/s2 => v = 47km/h (gute Übereinstimmung)

  19. Weitere Überlegungen Fb hat einen Einfluß auf die Kufen; ist diese Kraft wie im Bild normal auf den Boden gibt es kein Rutschen und kein Bremsen, da es keine seitlichen Kräfte gibt. Ist der Bob in der Kurve zu hoch oder zu niedrig so wirkt Fb schräg. Ist er zu hoch wirkt eine seitliche Kraft des Bodens, der den Bob oben hält, diese hat aber ein Rutschen zur Folge und bremst den Bob auch.

  20. Weitere Überlegungen Ist der Bob zu tief muss der Bob durch die Unterlage seitlich gehalten werden, damit er nicht nach außen driftet. Das macht er aber geringfügig. Er wird dadurch auch gebremst. Der Steuermann und der Bremser sollten laterale Kräfte auf die Kufen vermeiden, damit der Bob nicht gebremst wird. Sie können dies fühlen, indem sie in den Sitz gepresst werden und nicht seitlich gegen die Seitenwände gedrückt werden.

  21. Was lernen wir fürs Leben • Die Anforderungen an die Mannschaft und besonders an den Steuermann sind enorm • Der Steuermann muss extrem hohes Reaktionsvermögen, distinctprecisionactivity, und ein ausgezeichnetes Gefühl für die Bahn haben (Heimvorteil bei Rennen). • Sehr kleine Lenkmanöver haben große Auswirkungen und können auch einen Sturz verursachen. • Ähnliche Probleme gibt es beim Autofahren.

  22. Mathematik SchülerInnen waren nicht Teil des Projekts Sie sahen die Fotos und die Teilnehmer erzählten Ihnen über die Bobfahrt SchülerInnen nutzten die Daten und betrachteten sie als real life Daten SchülerInnen benutzten nur bekannte Software

  23. Die Ziele in Mathematik • Schülerinnen können sich vorstellen was ein Vektor ist durch die bekannten Messwerte der Beschleunigungskomponenten (ax, ay, az) • SchülerInnen lernen • Statistik mit bekannten Größen und bekannter Software • SchülerInnen lernen, wann welche statistischen Funktionen anzuwenden sind. • SchülerInnen lernen statitstische Ergebnisse und Auswertungen zu diskutieren,

  24. Daten Analyse in Mathematik Vektorrechnung: ein einfacher Weg um SchülerInnen Vektoren verständlich zu machen axax a =ay v =ay *t azaz ( ) ( ) Software: geogebra

  25. Daten Analyse in Mathematik • Einfache Statistik in EXCEL: • Datenaufbereitung, • jede Art Statistik, • einfache Mittelwerte. … • Man kann jede statistische Funktion und die Datenanalyse verwenden, die irgendwie Sinn machen und die Ergebnisse diskutieren

  26. Daten Analyse in Mathematik • Statistik: • Beispiel: Grafen • Verschiedene Glättungen • Ergebnisse diskutieren

  27. Daten Analyse in Mathematik Statistik: z.B.Regressionsanalyse (ax-ay, ax-az, ay-az) Veryweekcorrelation

  28. Informatik – Tabellenkalkulation • Die Daten oder ein Teil davon kann verwendet werden, um den Umgang mit Tabellenkalkulation zu lernen. • Der Vorteil die große Datenmenge, vorstellbare Daten und Ergebnisse • Berechnungen und relatives Kopieren • Einfache Funktionen wie:min, max, Mittelwert, … • Sortieren und filtern • Suchen • Gruppieren • Teilergebnisse • Analysefunktionen • ...

  29. Die wichtigste Bedeutung für Mathematik und Informatik • Der Konnex zum Experiment – einer bekannten Sportart • Bekannte Messdaten und Ergebnisse wie Beschleunigung und Geschwindigkeit • Bekannte Software wie EXCEL and GEOBEBRA • resultieren in einem besserer mathematischen Verständnis für Vektoren und Statistik • resultieren in einem besseren Verständnis der Anwendung von Tabllenkalkulation

  30. Anhang: Quellen Grafik der Bobbahn Igls: http://de.wikipedia.org/wiki/Kunsteisbahn_Bob-Rodel_Igls Sie können diese Datei unter folgenden Bedingungen weiterverwenden:Die Datei wurde unter der Lizenz„Creative Commons Namensnennung-Weitergabe unter gleichen Bedingungen Deutschland“in Version 3.0 (abgekürzt „CC-by-sa 3.0/de“) veröffentlicht. 3.0 Den rechtsverbindlichen Lizenzvertrag finden Sie unter http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/de/legalcode Alle anderen Bilder und Grafiken wurden selbst erstellt.

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