Arbeitsauftrag 15

Hilfsmittel:

PET Flasche, Ofen, Düse, Papier, Schere, Kleber, Winkelmesser aus der Arbeitsauftrag 10

Arbeitsvorgang:

Was die Schülerinnen und Schüler in Arbeitsauftrag 10 gefunden und auch in Arbeitsauftrag 14 untersucht haben, kann durch Ausführen von Arbeitsauftrag 15 verifiziert werden. Es geht darum, zu erforschen, wie der Winkel, in dem wir das Objekt schießen (werfen), mit der Entfernung des Aufpralls vom Punkt des Werfens ist. Es ist auch möglich, diese Aufgabe getrennt von den Arbeitsaufträgen 10 und 14 zu implementieren. In diesem Fall besteht die Aufgabe darin, eine induktive Aussage über das untersuchte Verhältnis des Wurfwinkels und der Entfernung des Aufpralls zu treffen.

Um diese Aktivität zu erreichen, muss die Lehrerin oder der Lehrer ein einfaches Gerät zum Antreiben der Papierrakete entwerfen (siehe Abbildung aus Arbeitsauftrag 15). Durch Schütteln der PET-Flasche gelangt die extrudierte Luft bis zum Ende des Rohres in die Düse und schießt die Papierrakete, die wir auf die Düse selbst aufsetzen nach oben. Wenn wir wollen, dass die Raketen mit der bewegten Luft auskommen, ist es ratsam, eine Düse am Ende des Schlauches zu platzieren, d. h. ein sich verjüngendes Schlauchprofil, das die Luft komprimiert und dadurch ihre Bewegung beschleunigt. Das Gerät funktioniert jedoch ohne eine Düse gut. Der Lehrer stellt den Schülern zuerst das Gerät vor und erklärt, wie es zu verwenden ist. Die erste Aufgabe für die Schüler wird es sein, eine Papierrakete zu kreieren, die sie am weitesten fliegt, wenn sie sie am Ende des Schlauches anbringen und durch die Luft blasen.

Im Fall einer Papierraketenkonstruktion geht es (wie in Arbeitsauftrag 13) um eine strukturelle Herausforderung. Nach der Vorbereitung des Raketenprototypens leitet die Lehrerin oder der Lehrer die Schülerinnen und Schüler an, wenn sie die Raketen ausprobieren. Wie in Arbeitsauftrag 13 haben sie die Möglichkeit, ihre Prototypen zu modifizieren, damit sie weiterfliegen, indem sie ihre eigenen Prototypen mit denen der anderen Gruppen vergleichen.

Der vereinfachte Winkelmesser aus vorherigen Arbeitsaufträgen kann nun auch wieder gebraucht werden um verschiedene Winkel an der Raketendüse einzustellen. Sie stellen die Düse auf die Position ein, an der die Spitze die in der Tabelle angegebene Zahl anzeigt. Von dieser Einrichtung feuerten sie mehrmals die gleiche Rakete ab und messen die Wurfbahn. Sie ändern schrittweise die Richtung der Düse gemäß den Werten in der Tabelle im Arbeitsauftrag 15 (Arbeitsblatt) und fügen die erfassten Daten hinzu (gemessene Entfernung des Auftreffens der Rakete). Die gemessenen Daten werden dann versucht, in den Graphen zu konvertieren. Die Tabelle ermittelt die Messungen für nur einige Werte auf dem Winkelmesser. Es ist Absicht, damit die Schülerinnen und Schüler auch erkennen, dass es nicht immer notwendig ist, jeden Wert zu messen um abschließen zu können. Es ist dann möglich, mit dem erzeugten Diagramm hinsichtlich der Entwicklung der Extrapolationsfähigkeit zu arbeiten. In Übereinstimmung mit den Ergebnissen der Arbeitsaufträgen 10 und 14 werden die Schülerinnen und Schüler sehen, dass die Entfernung ansteigt und dann abnimmt. Durch Extrapolation (durch Erstellen einer Näherungskurve) kann der optimale Winkel bestimmt werden, unter dem eine Rakete geschossen werden soll, um sicherzustellen, dass sie am weitesten fliegt. Es ist auch möglich, den Winkel abzuleiten, auf den die Düse eingestellt werden muss, wenn die Rakete ein bestimmtes Ziel treffen soll.

Wenn die Schülerinnen und Schüler einen Sollwert von 9 haben, zeigt der Winkel keine senkrechte Richtung zur Erdoberfläche, sondern zeigt die senkrechte Richtung zur Erdanziehungskraft.