Einfache Maschinen Set

Go-Kart

Lerne Räder und Achsen als einfache Maschinen kennen und finde heraus, wann Reibung auftritt.

30-45 Min.
Einsteiger
Klassen 3–4
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1. Themaeinführung

5-10 Minuten

Wenn wieder Jahrmarkt ist, sind Sam und Sally kaum noch zu bremsen. Besonders gerne fahren sie Rennen auf der Go-Kart-Bahn. Es macht aber auch Spaß, einfach nur ein paar Runden zu fahren und den Eltern und Freunden zuzuwinken. Allerdings dürfen Sam und Sally die Strecke nicht aus den Augen lassen, denn nicht alle Go-Karts sind einfach zu lenken.

  • Hast du schon einmal ausprobiert, ein Go-Kart zu lenken?
  • Was gefällt euch besonders an Go-Karts?
  • Welche einfache Maschine wird benötigt, damit sich ein Go-Kart bewegen und lenken lässt?

Lasst uns ein Go-Kart bauen!

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2. Aufbau

10-15 Minuten

1. Baue zunächst das Go-Kart-Modell B5 und fahre damit herum.
Befolge die Bauanleitung B auf den Seiten 22 bis 30 (Schritte 1 bis 13).

Nach dem Bau des Go-Kart-Modells B5 muss Folgendes überprüft werden:

  • Ggf. müssen die Schüler darauf hingewiesen werden, wie sich Reibung (siehe „Glossar“) auf die Bewegung auswirken kann. Wenn die Räder zu eng an das Fahrgestell des Modells gedrückt werden, können sie nicht frei laufen.
  • Vergewissere dich, dass Sam oder Sally sicher befestigt ist.
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Tipp
Benutze bei den Tests des Go-Karts beide Hände, um alle vier Räder auf der Strecke zu halten. Lege eine Hand hinten auf das Go-Kart und halte mit der anderen Hand das Lenkrad.

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3. Beobachtung

10-15 Minuten

2. Markiere, welcher Achsentyp an den beiden Vorderrädern verwendet wird.

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Am Modell B5 wird eine Einzelachse verwendet.

3. Sieh dir dann die Bilder der Modelle genau an und vergleiche das Go-Kart-Modell B5 mit dem Go-Kart-Modell B6.

  • Kreise die Unterschiede ein.
  • Was fällt dir auf? Erläutere, worin sich die Modelle unterscheiden.
  • Den Schülern sollte auffallen, dass an den Vorderrädern unterschiedliche Achsen verwendet werden. Am Modell B5 wird vorne eine Einzelachse verwendet, beim Modell B6 kommen dagegen separate Achsen zum Einsatz.*

4. Sieh dir als Nächstes die Bilder der Modelle genau an und triff eine Vorhersage.
Wenn ich das Modell B5 mit dem Modell B6 vergleiche, komme ich zu dem Schluss, dass das Go-Kart-Modell (B5/B6) einfacher zu lenken sein müsste.
Regen Sie die Schüler dazu an, mit eigenen Worten zu beschreiben, wie sich die verschiedenen Achsen auf die Go-Karts auswirken. Die richtige Vorhersage wäre hier das Modell B6. Allerdings ist es an dieser Stelle unerheblich, ob die Schüler mit ihrer Antwort richtig oder falsch liegen. Es geht hier nur darum, dass sie eine Vorhersage treffen, die später überprüft werden kann.

5. Teste das Go-Kart-Modell B5.
Die Schüler beobachten und testen, wie einfach es ist, mit dem Modell geradeaus oder eine scharfe Kurve zu fahren. Regen Sie die Schüler dazu an, mehr als einen Versuch durchzuführen, um sicherzustellen, dass ihre Beobachtungen richtig sind.

Die Schüler werden feststellen, dass es sehr einfach ist, das Go-Kart-Modell B5 geradeaus zu lenken. Den Schülern wird allerdings auch auffallen, dass es schwierig ist, mit dem Modell scharfe Kurven oder in einem Zickzackkurs zu fahren, da sich die Räder nicht mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen können. Ein Rad wird in Kurven immer durchdrehen. Die Schüler müssen ihre Antworten in die Tabelle eintragen.

Hinweis:
Falls dies möglich ist, sollten Sie ein Exemplar des Go-Kart-Modells B5 aufgebaut lassen, damit die Schüler es mit dem Go-Kart-Modell B6 vergleichen können.*

6. Baue zunächst das Go-Kart-Modell B6 und fahre damit herum.
Befolge die Bauanleitung B auf den Seiten 32 bis 40 (Schritte 1 bis 13).
Regen Sie die Schüler dazu an, Teile zu identifizieren, während sie das Modell ausprobieren.

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7. Teste das Go-Kart-Modell B6.
Die Schüler beobachten und testen, wie einfach es ist, mit dem Modell geradeaus oder eine scharfe Kurve zu fahren. Regen Sie die Schüler dazu an, mehr als einen Versuch durchzuführen, um sicherzustellen, dass ihre Beobachtungen richtig sind.

Die Schüler werden feststellen, dass sich das Go-Kart-Modell B6 sehr einfach geradeaus und durch einen Zickzackkurs mit scharfen Kurven lenken lässt. Die separaten Achsen gestatten es den Rädern, sich mit unterschiedlichen
Geschwindigkeiten zu drehen. Die Schüler müssen ihre Antworten in die Tabelle eintragen.

8. Ziehe eine Schlussfolgerung und überprüfe deine Vorhersage.
Mit dem Go-Kart-Modell B6 ist es einfacher, eine Kurve zu fahren, weil es über separate Achsen verfügt.

4. Ausbau

10-15 Minuten

Die Schüler werden aufgefordert, eine Teststrecke zu bauen und die Bewegungen der Go-Karts zu untersuchen. Darüber hinaus werden die Schüler angeregt, das Go-Kart umzubauen, um bspw. zu erforschen, welche Auswirkungen andere Räder oder separate Achsen auf die beiden Hinterräder haben. Die Schüler müssen ihre Beobachtungen aufschreiben.

Hinweis:
Für die Ausbau-Phase gibt es keine Bauanleitungen, an denen sich die Schüler orientieren können.

Regen Sie die Schüler dazu an, mit eigenen Worten zu beschreiben, wie sich die unterschiedlichen Räder und Achsen auf die Go-Karts auswirken. Stellen Sie zu diesem Zweck bspw. folgende Fragen:

  • Beschreibe, was passiert ist, als du versucht hast, das Go-Kart zu lenken.
  • Wie einfach/schwierig war es, das Go-Kart durch die Teststrecke zu lenken? Was meinst du, warum war das wohl so?
  • Beschreibe, wie das Modell funktioniert.
  • Was hast du gemacht, um sicherzustellen, dass deine Beobachtungen stimmen?

Es wird empfohlen, die Schüler verschiedene alltägliche Maschinen und Mechanismen zeichnen zu lassen, in denen Räder und Achsen zum Einsatz kommen. Lesen oder zeigen Sie zur Inspiration den Abschnitt „Übersicht: Räder und Achsen“.

Weitere Optionen
Bei fortgeschrittenen Schülern könnten Sie in Erwägung ziehen, Rollen als Sonderform der Räder einzuführen bzw. eine Anordnung aus Rad und Achse als Winde erforschen zu lassen. Räder müssen nicht auf dem Boden rollen, um effektiv Arbeit zu verrichten. Bei Rollenbahnen kommen Räder zum Einsatz, um Objekte leicht befördern zu können. Bei einer Winde muss man sich das Rad als die „Umlaufbahn“ der Kurbel in der Luft vorstellen.

Unterstützung für Lehrkräfte

Bei dieser Übung bauen und testen die Schüler Modelle, in denen die folgenden Bauteile und Eigenschaften zum Tragen kommen:

  • Einzelachse
  • Separate Achsen
  • Das Set 9689 LEGO® Education Einfache Maschinen
  • Eine ebene Oberfläche oder Teststrecke, auf der die Modelle geradeaus, um Ecken oder einen Zickzackkurs fahren können

Sachunterricht

  • Räder und Achsen
  • ahrzeuge
  • Bewegungsverhalten rollender Objekte
  • planen, bauen, präsentieren
  • Anleitungen
  • Vorhaben arbeitsteilig planen und durchführen

Mathematik

  • zwei- und dreidimensionale Darstellungen
  • nach Vorlage bauen

Materialien für Schülerinnen und Schüler

Schülerarbeitsblatt

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