Ein Lernszenario für OSR von Mag. Ronald Binder

Präsentation zum Thema: "Ein Lernszenario für OSR von Mag. Ronald Binder"—  Präsentation transkript:

1 Ein Lernszenario für OSR von Mag. Ronald Binder
Der Traum vom Fliegen Ein Lernszenario für OSR von Mag. Ronald Binder

2 Kurzbeschreibung siehe Beilage:
Der Traum vom Fliegen_Kurzbescheibung.doc

3 Teaching Phase 1 – Pre Visit
Wecken der Neugierde Experiment 1: Styroporball im Trichter: Halte den Ball zuerst in den Trichter. Blase, wie in der Abbildung, in den Trichter hinein. Der Ball wird nicht weggeblasen, sondern angesaugt. Warum?

4 Teaching Phase 1 – Pre Visit
Wecken der Neugierde Experiment 2: Schwebender Styroporball: Biege einen Strohhalm, wie in der Abbildung. Halten den Ball über dem Strohhalm und blase in den Strohhalm. Der Ball schwebt in der Luftströmung, selbst wenn der Strohhalm schräg gehalten wird. Warum?

5 Teaching Phase 1 – Pre Visit
Wecken der Neugierde Experiment 3: Aufsteigendes Papier: Nimm ein A4-Blatt Papier und halte es vor deinen Mund. Blase nun über die Oberseite. Das Papier wird nach oben gedrückt. Warum?

6 Teaching Phase 1 – Pre Visit
Anknüpfen an Vorverständnis Beschreibe folgende dir bereits aus dem Unterricht bekannte Begriffe: Kraft Wechselwirkungsgesetz Rückstoßprinzip Teilchenmodell der Luft Schwerkraft

7 Teaching Phase 2 – Pre Visit
SchülerInnen führen selbst ein Experiment durch Material: Papierstreifen 7,5x21 cm (= 1/4 von DIN-A4) stärkeres Papier (z.B.160 g/m²) Schere Trinkhalm Klebestreifen Faden

8 Teaching Phase 2 – Pre Visit
Durchführung: Zuerst klebt man die Schmalseiten des Papierstreifens mit Klebestreifen zusammen und macht an der Vorderseite, etwas unterhalb der Mitte, einen Knick. Ein Stück Trinkhalm wird senkrecht durch die Tragfläche gesteckt und durch diesen wird ein Faden geführt. Nun bläst man von vorne auf die Tragfläche und beobachtet ihr Verhalten.

9 Teaching Phase 2 – Pre Visit
Beobachtung: Veränderungen an der Versuchsdurchführung bewirken ein unterschiedliches Verhalten des Tragflügels. Überlege! Was passiert, wenn man stärker bläst? Wie verändert sich das Versuchsergebnis, wenn man den Anblaswinkel variiert? Welche Bedeutung hat die Stärke der Krümmung der Tragfläche? Verwende nun ein größeres Stück Papier. Wie verhält sich nun die Tragfläche?

10 Teaching Phase 2 – Pre Visit
SchülerInnen formulieren erste Erklärungen oder Hypothesen Mögliche Falschvorstellung: Hauptursache des Auftriebs: Kraft von unten

11 Teaching Phase 2 – Pre Visit
Gegenargument: Die Tragfläche erhält auch bei waagrechter Ausrichtung eine Kraft nach oben.

12 Teaching Phase 2 – Pre Visit
Gegenargument: Ablenkung der Luft an der Oberseite der Tragfläche. Im Experiment mit Luft und Wasser veranschaulicht,

13 Teaching Phase 3 – Visit Sammeln von Informationen durch einen Besuch im Technischen Museum Wien Durchführung der Mobilen Applikation „Fliegerträume“ in der Abteilung Luftfahrt

14 Teaching Phase 3 – Visit

15 Teaching Phase 4 – Post Visit
Erklärung des Auftriebs in der Schule Die Form und der Anstellwinkel der Tragfläche sind von großer Bedeutung für das Zustandekommen des aerodynamischen Auftriebes. Die Tragfläche stellt für die Luftströmung ein Hindernis dar, das „umlaufen“ werden muss. Die Luftströmung teilt sich einen oberen und einen unteren Bereich. Das Luftvolumen möchte sich infolge seiner Trägheit geradlinig weiterbewegen.

16 Teaching Phase 4 – Post Visit
Damit würde es sich aber an der Oberseite vom Tragflächenprofil entfernen und somit entsteht zwischen Tragflügel und der umströmenden Luft ein Unterdruck. Die Luft wird daher nach unten beschleunigt und folgt der geometrischen Form der Tragfläche. Daraus resultiert nach dem Wechselwirkungsgesetz eine Reaktionskraft in die Gegenrichtung, die je nach Anstellwinkel und Flügelform einen mehr oder weniger starken Auftrieb liefert.

17 Teaching Phase 4 – Post Visit
Veranschaulichung der Strömung

18 Teaching Phase 4 – Post Visit
Berechnung des Auftriebes ρ … Luftdichte v … Anströmgeschwindigkeit A … Fläche der Tragfläche (Näherungsweise das Produkt aus Spannweite und mittlerer Tragflächentiefe) cA … Auftriebsbeiwert (Abhängig von Profilform und Anstellwinkel = Winkel zwischen Anströmrichtung und Profilsehne)

19 Teaching Phase 4 – Post Visit
Veränderung des Anstellwinkels in einer Simulation

20 Teaching Phase 4 – Post Visit
Verwendung von unterschiedlichen Tragflächenprofilen und Geschwindigkeiten in einer Simulation:

21 Teaching Phase 4 – Post Visit
Für besonders Interessierte: Ein Programm der NASA: Foil Sim

22 Teaching Phase 4 – Post Visit
Erklärung der Einführungsexperimente Umlenkung der Strömung bewirkt eine Reaktionskraft. Wenn die Strömung nicht symmetrisch ist, wirkt eine resultierende Kraft in eine Richtung. Beim symmetrischen Styroporball entsteht aufgrund der Schwerkraft ebenfalls keine symmetrische Strömung. Daher ist die Kraft im Punkt A größer als im Punkt B. A B A A B B B

23 Teaching Phase 4 – Post Visit
Beobachtung: Der Styroporball beginnt sich zu drehen. Dies zeigt, dass die Luftgeschwindigkeit an der Oberseite stets schneller ist. Analog: Tragflügel

24 Teaching Phase 4 – Post Visit
Gesetz von Bernoulli: Je größer die Geschwindigkeit eines Gases oder Flüssigkeit (bei einer Verengung), desto kleiner ist der Druck an dieser Stelle (interaktiv)

25 Teaching Phase 4 – Post Visit
Zusammenfassung der geschichtlichen Erkenntnisse aus dem Museumsbesuch:

26 Teaching Phase 5 – Post Visit
Reflexion Aufgabe: Jede Gruppe soll das Erlernte an Papierfliegern testen und zum Abschluss eine Präsentation vorbereiten.

27 Teaching Phase 5 – Post Visit

28 Teaching Phase 5 – Post Visit
Lernzielüberprüfung: quiz_Der_Traum_vom_Fliegen.htm