Wasserrakete 2024 - Gymnasium Antonianum: Unterschied zwischen den Versionen

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[[Datei:Wasserrakete.jpg|rechts|mini|480px|Abb. 1: Die Wasserrakete]]
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'''Autor:''' [[Benutzer:Ulrich_Schneider| Prof. Dr.-Ing. Schneider]]<br>
'''Autor:''' [[Benutzer:Ulrich_Schneider| Prof. Dr.-Ing. Schneider]]<br>
'''Termine:''' vierzehntägig dienstags, 13:30 Uhr bis 15:30 Uhr, [https://www.antonianum.de/  Gymnasium Antonianum, Geseke]
'''Termine:''' vierzehntägig dienstags, 13:30 Uhr bis 15:30 Uhr, [https://www.antonianum.de/  Gymnasium Antonianum, Geseke]
== Aufgabenstellung ==
= Aufgabenstellung =
Die Aufgabe der SuS ist mit Haushaltsmitteln eine Rakete tu bauen (vgl. Abb. 1).
 
== Inhalte ==
{| class="wikitable"
|-
! #  !! Termin  !! Thema
|-
| 1  || 17.09.24  || Planung der Wasserrakete, Grundregeln der Bewegungslehre, Rakete mit Brausetablette
|-
| 2  || 01.10.24  || Experiemente zum Schwerpunkt, Rakete mit Backpulver und Essigsäure
|-
| 3  || 29.10.24  || Bohrmaschinenführerschein
|-
| 4  || 12.11.24  || Holzhaus bauen
|-
| 5  || 26.11.24  || Wasserrakete mit Handzündung
|-
| 6  || 10.12.24  || Bau der Startrampe
|-
|}
 
= 1. Stunden =
# Organisatorisches (Teams Chat, Mappe?, Sicherheitseinweisung)
# Video einer startenden Rakete zeigen: [https://www.youtube.com/watch?v=OnoNITE-CLc&ab_channel=indiegun Space Shuttle]
# Brainstorming: Wie funktioniert eine Rakete?
# Quizz: Wer bin ich?
[[Datei:IsaacNewton.jpg|rechts|mini|300px|Abb. 2: Wer bin ich?]]
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
| <strong>Tipp&thinsp;</strong>
|-
| [[Datei:Newton.gif|left|500px]]
|}
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
| <strong>Lösung&thinsp;</strong>
|-
|
* Sir Isaac Newton
*
* 1643 - 1727 in England gelebt
* Mit 44 jahre veröffentlicht er "Principia Metrhematica" und beschrieb darin als erster die Grundregeln der Bewegungslehre: '''3 Newtonsche Prinzipien'''.
|}
 
== Grundregeln der Bewegungslehre ==
=== 1. Trägheitsprinzip ===
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
| <strong>Prinzip&thinsp;</strong>
|-
| '''Jeder Körper behält seinen Bewegungszustand bei.'''
|}
'''Experiment''': Massenträgheit
{| class="wikitable"
|+ Tab. 1: Materialliste
|-
! # !! Anzahl !! Material
|-
| 1 || 1 || Föhn
|-
| 2 || 1 || Tischtennisball
|-
| 3 || 1 || Golfball
|}
'''Durchführung:''' Schaltet den Föhn an und haltet ihn auf den Tischtennisball und anschließend auf den Golfball.
 
'''Fragestellungen:'''
* Bewegen sich die Bälle gleichschnell?
* Wieso?
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
| <strong>Auswertung&thinsp;</strong>
|-
|
* '''Jeder Körper behält seinen Bewegungszustand bei.'''
* Ruhende Körper bleibt in Ruhe.
* Bewegte Körper bleibt in Bewegung.
* Trägheit bestimmt wie einfach man etwas aus Ruhe in Bewegung bersetzen kann.
* Maß für die Trägheit ist die Masse.
* Größere Masse = Größere Trägheit
|}
 
=== 2. Aktionsprinzip ===
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
| <strong>Prinzip&thinsp;</strong>
|-
| '''Eine Kraft beschleunigt oder verformt einen Körper.'''
|}
* Kraft = Masse ⋅ Beschleunigung
* Kraft ändert Bewegungszustand
 
'''Experiment''': '''Kraftwirkung'''
{| class="wikitable"
|+ Tab. 1: Materialliste
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! # !! Anzahl !! Material
|-
| 1 || 1 || Föhn
|-
| 2 || 1 || Tischtennisball
|}
'''Durchführung:''' Schaltet den Föhn an und haltet ihn auf den Tischtennisball.
 
'''Fragestellungen:'''
* Wohin bewegt sich der Ball?
* Wieso?
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
| <strong>Auswertung&thinsp;</strong>
|-
|
* '''Ball bewegt sich in Kraftrichtung'''
* Eine Kraft hat einen Angriffspunkt, eine Richtung und eine Stärke.
* Darstellung der Kraft über Vektoren.
|}
=== 3. Wechselwirkungsprinzip ===
'''Experiment 3.1''': Gleichzeitig an Seil ziehen
{| class="wikitable"
|+ Tab. 2: Materialliste
|-
! # !! Anzahl !! Material
|-
| 1 || 1 || Seil
|-
| 2 || 2 || Rollbretter
|}
'''Durchführung:''' Ernie und Bert sitzen auf je einem Brett und halten das Seil in der Mitte. Beide ziehen gleichzeitig.
 
'''Fragestellungen:'''
* Wohin bewegen sich Ernie und Bert?
* Wieso?
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
| <strong>Auswertung&thinsp;</strong>
|-
|
* Ernie und Bert über beide Kräfte aus.
* Sie treffen sich in der Mitte.
* Die Kraft ändert den Bewegungszustand.
|}
----
'''Experiment 3.2:''' Nur eine Person zieht am Seil
{| class="wikitable"
|+ Tab. 2: Materialliste
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! # !! Anzahl !! Material
|-
| 1 || 1 || Seil
|-
| 2 || 2 || Rollbretter
|}
'''Durchführung:''' Ernie und Bert sitzen auf je einem Brett. Beide halten das Seil in der Mitte. Nur Ernie zieht am Seil.
 
'''Fragestellungen:'''
* Wohin bewegen sich Ernie und Bert?
* Wieso?
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
| <strong>Auswertung&thinsp;</strong>
|-
|
* Ernie übt auf Bert eine Kraft aus und zieht ihn heran.
* Die '''Gegenkraft''' zieht Ernie zu Bert.
* Beide treffen sich in der Mitte.
* Kraft = Gegenkraft (lat. aktio = reaktio)
* Kräfte treten immer '''paarweise''' auf und Greifen an verschiedenen Körpern an.
|}
----
'''Experiment 3.3:''' Eine Person sitzt auf dem Longboard und wirft den Tonno weg.
{| class="wikitable"
|+ Tab. 2: Materialliste
|-
! # !! Anzahl !! Material
|-
| 1 || 1 || Tonno
|-
| 2 || 1 || Longboard
|}
'''Durchführung:''' Ernie sitzen mit Tonno auf einem Longbord. Er wirft den Tonno weg.
 
'''Fragestellungen:'''
* Was passiert mit Ernie?
* Wieso?
* Welcher Körper bewegt sich weiter und wieso?
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
| <strong>Auswertung&thinsp;</strong>
|-
|
*Beobachtung: Ernie rollt in gegengesetzte Richtung.
* Kraft wirkt auf den Tonno und auf die Person auf dem Longboard.
* Kräfte treten immer '''paarweise''' und '''entgegengesetzt''' auf.
* Kraft von Ernie wirkt auf den Tonno, also wirkt auch eine Kraft vom Tonno auf Ernie.
* Kraft und Gegenkraft greifen an verschiedenen Körpern an.
* Wieso fliegt der Tonno weiter? Er hat weniger Masse.
|}
 
{| role="presentation" class="wikitable mw-collapsible mw-collapsed"
| <strong>Prinzip&thinsp;</strong>
|-
|
* '''Kräfte treten immer paarweise auf und Greifen an verschiedenen Körpern an.'''
* '''Kräfte treten immer paarweise und entgegengesetzt auf.'''
|}
 
== Das Grundprinzip der Wasserrakete – das Rückstoßprinzip ==
#Entwicklung eines kleinen Tafelbilds: Skizze, actio=reactio
#Transfer auf die Funktionsweise der Wasserrakete
# Experiment 1: Ballonrakete
# Experiment 2: Brauserakete
 
= Videos =
{{#ev:youtube|https://youtu.be/Lb7-LlI8p3M?si=SZ8VPTIsC9bfX1Ak | 720 | | Anleitung: Einfache Wasserrakete selber bauen |frame}}
{{#ev:youtube|https://www.youtube.com/watch?v=WS8HrOgPFD0&ab_channel=musstewissenPhysik | 720 | | Newtonsche Gesetze |frame}}
{{#ev:youtube|https://www.youtube.com/watch?v=JzcgeWuLN_g | 720 | | Eva Redder Wasserrakete |frame}}
 
= 2. Stunde =
* [https://www.youtube.com/watch?v=_rR7mx-1LHo Wasser-Rakete mit CO2 - Experiment zum Nachmachen]

Aktuelle Version vom 10. Dezember 2024, 10:35 Uhr

Abb. 1: Die Wasserrakete

Autor: Prof. Dr.-Ing. Schneider
Termine: vierzehntägig dienstags, 13:30 Uhr bis 15:30 Uhr, Gymnasium Antonianum, Geseke

Aufgabenstellung

Die Aufgabe der SuS ist mit Haushaltsmitteln eine Rakete tu bauen (vgl. Abb. 1).

Inhalte

# Termin Thema
1 17.09.24 Planung der Wasserrakete, Grundregeln der Bewegungslehre, Rakete mit Brausetablette
2 01.10.24 Experiemente zum Schwerpunkt, Rakete mit Backpulver und Essigsäure
3 29.10.24 Bohrmaschinenführerschein
4 12.11.24 Holzhaus bauen
5 26.11.24 Wasserrakete mit Handzündung
6 10.12.24 Bau der Startrampe

1. Stunden

  1. Organisatorisches (Teams Chat, Mappe?, Sicherheitseinweisung)
  2. Video einer startenden Rakete zeigen: Space Shuttle
  3. Brainstorming: Wie funktioniert eine Rakete?
  4. Quizz: Wer bin ich?
Abb. 2: Wer bin ich?

Grundregeln der Bewegungslehre

1. Trägheitsprinzip

Experiment: Massenträgheit

Tab. 1: Materialliste
# Anzahl Material
1 1 Föhn
2 1 Tischtennisball
3 1 Golfball

Durchführung: Schaltet den Föhn an und haltet ihn auf den Tischtennisball und anschließend auf den Golfball.

Fragestellungen:

  • Bewegen sich die Bälle gleichschnell?
  • Wieso?

2. Aktionsprinzip

  • Kraft = Masse ⋅ Beschleunigung
  • Kraft ändert Bewegungszustand

Experiment: Kraftwirkung

Tab. 1: Materialliste
# Anzahl Material
1 1 Föhn
2 1 Tischtennisball

Durchführung: Schaltet den Föhn an und haltet ihn auf den Tischtennisball.

Fragestellungen:

  • Wohin bewegt sich der Ball?
  • Wieso?

3. Wechselwirkungsprinzip

Experiment 3.1: Gleichzeitig an Seil ziehen

Tab. 2: Materialliste
# Anzahl Material
1 1 Seil
2 2 Rollbretter

Durchführung: Ernie und Bert sitzen auf je einem Brett und halten das Seil in der Mitte. Beide ziehen gleichzeitig.

Fragestellungen:

  • Wohin bewegen sich Ernie und Bert?
  • Wieso?

Experiment 3.2: Nur eine Person zieht am Seil

Tab. 2: Materialliste
# Anzahl Material
1 1 Seil
2 2 Rollbretter

Durchführung: Ernie und Bert sitzen auf je einem Brett. Beide halten das Seil in der Mitte. Nur Ernie zieht am Seil.

Fragestellungen:

  • Wohin bewegen sich Ernie und Bert?
  • Wieso?

Experiment 3.3: Eine Person sitzt auf dem Longboard und wirft den Tonno weg.

Tab. 2: Materialliste
# Anzahl Material
1 1 Tonno
2 1 Longboard

Durchführung: Ernie sitzen mit Tonno auf einem Longbord. Er wirft den Tonno weg.

Fragestellungen:

  • Was passiert mit Ernie?
  • Wieso?
  • Welcher Körper bewegt sich weiter und wieso?

Das Grundprinzip der Wasserrakete – das Rückstoßprinzip

  1. Entwicklung eines kleinen Tafelbilds: Skizze, actio=reactio
  2. Transfer auf die Funktionsweise der Wasserrakete
  3. Experiment 1: Ballonrakete
  4. Experiment 2: Brauserakete

Videos

Anleitung: Einfache Wasserrakete selber bauen
Newtonsche Gesetze
Eva Redder Wasserrakete

2. Stunde

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