Water, Energie & Natuur

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Water, Energie & Natuur"

Kurt de Meyer
5 jaren geleden
Aantal bezoeken:

Future4U Experimentlessen voor havo en vwo

bij de subdomeinen Kracht en beweging (na) en

Op welke manier en met welke materialen maak je

Leerlingen denken hierover na voordat zij

Vervolgens berekenen ze de snelheid van de door

om te bepalen welke verbeteringen mogelijk zijn.

1 Future4U Experimentlessen voor havo en vwo Reflectieformulier In deze les De les sluit aan bij de subdomeinen Kracht en beweging (na) en Ontwerpen (na). Op welke manier en met welke materialen maak je een zo snel mogelijke windauto? Leerlingen denken hierover na voordat zij daadwerkelijk een modelauto ontwerpen en bouwen. Vervolgens berekenen ze de snelheid van de door hun zelf ontworpen auto en is het de uitdaging om te bepalen welke verbeteringen mogelijk zijn. Inhoud Opdracht 2 Werkblad 3 Reflectie 5 Docentenhandleiding 6 Colofon 9 1

Opdracht Windauto Om te zorgen dat onze energiebronnen niet opraken en om klimaatverandering tegen te gaan zijn wetenschappers continu op zoek naar nieuwe duurzame energiebronnen.

2 Opdracht Windauto Om te zorgen dat onze energiebronnen niet opraken en om klimaatverandering tegen te gaan zijn wetenschappers continu op zoek naar nieuwe duurzame energiebronnen. Nu halen we energie uit zonnepanelen, waterkracht, aardwarmte of biomassa. Uit wind is ook energie te halen. Denk maar aan de windmolens die je in Nederland veel tegenkomt. Werktuigbouwkundige Richard Jenkins heeft samen met het bedrijf Ecotricity een voertuig ontworpen dat zich uitsluitend op windenergie voortbeweegt. Op afbeelding 1 zie je hoe het voertuig er uitziet. Het voertuig bevat elementen van een vliegtuig, een zeilboot en een auto. In het voorjaar van 2009 behaalden Jenkins en zijn collega s een snelheid van 126,2 mph met hun Greenbird, wat neerkomt op zo n 203 kilometer per uur! Het energiebedrijf waarvoor jij werkt heeft een nieuw plan gepresenteerd, waarin het een windauto ontwikkelt die volledig op windenergie rijdt. Jij krijgt samen met een aantal collega s de opdracht toegewezen om een eenvoudige modelauto te maken die stevig is en recht vooruit gaat rijden met wind in de rug. Met deze modelauto meten jullie wat voor snelheid je ermee kunt behalen en bekijken jullie ook direct welk ontwerp het beste resultaat behaalt. Afbeelding 1: De Greenbird, een voertuig dat zich voortbeweegt op alleen windenergie. 2

3 Werkblad Het bouwen van een modelauto Samen met je collega s ontwerp en bouw je een modelwindauto. Het doel is dat de auto zo snel mogelijk het testtraject aflegt. Denk eerst goed na over de keuzes die je maakt tijdens het ontwerpen bouw proces en maak een schets van de door jou bedachte auto. Denk hierbij onder andere aan de volgende aspecten en vul aan: Onderdeel Ga je het gebruiken? Zo ja, denk dan aan: Zeil Vorm - Grootte Mast Hoogte - Plaats van bevestiging Bodem Vorm - Grootte - Materiaal Wielen Hoeveelheid - Formaat Bedenk ook bij alle onderdelen hoe en waarmee je ze bevestigt! De materialen die je tot je beschikking hebt: l 1 plankje l 1 zeil l 2 houten stokken l 4 elastiekjes l 1 meter touw l 8 satéprikkers l 1 rol plakband l 1 lijmstift l 4 paperclips l 2 ballonnen l 1 aardappelschilmesje l 8 rietjes l 4 viltjes groot l 4 viltjes klein l 1 handboor met verschillende boortjes Bouw de auto aan de hand van de keuzes en schetsen die jullie hebben gemaakt. Het testen van de modelauto Je krijgt bij het testen een stopwatch en een meetlint. Plaats de auto voor de startstreep van het testtraject van 3 meter dat in de klas is opgezet. Zet de ventilator aan en start de tijdmeting wanneer de auto volledig over de startstreep is. Stop de meting als de auto de stopstreep volledig gepasseerd heeft, of als de auto eerder stopt. Gebruik in het laatste geval het meetlint om de afstand te bepalen. Vul op pagina 4 de gegevens in: 3

4 Werkblad Tijd:... Afstand:... Snelheid in kilometers per uur:... Welke aanpassingen zouden jullie als eerste maken aan de auto, nu jullie de auto hebben getest? 4

5 Reflectie 1. Wat vond je het leukst/interessantst om te doen tijdens de opdracht? Noem 3 dingen Wat vond je het minst leuk/interessant om te doen tijdens de opdracht? Noem 3 dingen Rangschik onderstaande activiteiten die je hebt uitgevoerd van meest interessant (1) naar minst interessant (6). Activiteit Nummer Lezen van de opdrachttekst Bedenken en overzichtelijk maken met welk materiaal en hoe je gaat bouwen Maken van een ontwerpschets In elkaar zetten van het door jou gemaakte ontwerp Meten en berekenen van de snelheid Bedenken van verbeteringen voor het ontwerp 4. Spreekt het ontwerpen en bouwen van een schaalmodel je aan? Leg uit Spreekt de bètawereld je aan? Leg uit... Informatie over bètastudies en beroepen in deze en andere bètawerelden vind je op: 5

6 Docentenhandleiding Duur practicum: 30 minuten Maximaal aantal leerlingen per groepje: 4 Benodigdheden Per experiment Waar verkrijgbaar Prijsindicatie ( ) 1 plankje triplex maximaal 4 mm dik, Bouwmarkt 10 x 25 cm 1 zeil School, zelf printen 2 houten stokken ø 6 mm, hoogte: 50 cm Bouwmarkt 0,75 voor 1 meter 4 elastiekjes Kantoorhandel/Action 0,99 voor 100 stuks 1 meter touw Bouwmarkt 2,89 voor 60 meter 8 satéprikkers Supermarkt 0,69 voor 100 stuks 1 rol plakband Kantoorhandel/Action 0,59 voor 4 rollen 1 lijmstift Kantoorhandel/Action/Blokker 1,49 voor 2 stiften 4 paperclips Kantoorhandel 1,99 voor 50 stuks 2 ballonnen Hema/Action/Supermarkt 1,99 voor 50 stuks 1 aardappelschilmesje Xenos/Action/Blokker 1,45 per 4 stuks 8 rietjes Supermarkt 0,99 per 200 stuks 4 viltjes groot Bouwmarkt 2,99 per 12 stuks 4 viltjes klein Bouwmarkt 2,99 per 12 stuks 1 handboor met verschillende boortjes Bouwmarkt, of via 7,15 + 6,25 1 stopwatch School 1 meetlint School/Bouwmarkt 1,79 1 ventilator School/Bouwmarkt/Blokker/Online 9,99 Zorg dat alle materialen die de leerlingen tot hun beschikking hebben bij het bouwen van de windauto al klaarliggen. Maak van tevoren één testtraject van 3 meter (bijvoorbeeld voor in de klas), door met gekleurd tape een starten stopstreep op de grond af te plakken. Wij raden aan dat jij degene bent die de stopwatch bedient bij het meten van de snelheid, voor een zo eerlijk mogelijke meting. Plaats de ventilator op een vaste plaats voor de startstreep, vlak boven de grond. Zet de ventilator aan en start de tijdmeting wanneer de auto volledig over de startstreep is. Stop de meting als de auto de stopstreep volledig gepasseerd heeft, of als de auto al eerder stopt. Leg de leerlingen voorafgaand aan het practicum uit hoe ze een handboor moeten gebruiken. Deze boor kan je ook op een vaste plek neerleggen, zodat elk groepje alleen op die plek kan boren. 6

7 Docentenhandleiding Mogelijke lesindeling Tijd (min.) Onderwerpen Activiteit van de begeleider Activiteit van de leerlingen 0-10 introduceren bètawerelden - basispresentatie bètawerelden - luisteren ( in geven het bijzonder) filmpje* over Water, Energie & Natuur laten zien en hierbij de flyers uitdelen practicum Water, Energie - uitdelen practicumvoorschrift - uitvoeren practicum & Natuur begeleiden practicum opruimen materialen reflectiemoment en afronding - kort nabespreken practicum - kort nabespreken practicum instrueren over reflectievragen** - luisteren naar instructie invullen reflectievragen * * Je kunt ook het practicum uitgebreider bespreken en de reflectievragen als huiswerk opgeven! Suggesties Maak voorafgaand aan het bouwen met de leerlingen een functiematrix. Functie (wat moet de Oplossing 1 windauto doen?) Wind vangen Bewegen Stevig zijn Recht vooruit rijden Zeil Wielen Niet te zwaar zijn Niet buigbare bodem Stevige bevestiging Wielen niet draaibaar - Je kunt de opdracht en functiematrix uitbreiden door de leerlingen meer materialen te geven. Denk dan bijvoorbeeld aan een lichtgewicht auto met oplossingen als een kunststofbodem of een maximaal aantal passagiers. Denk hierbij voor het bewegen aan de oplossing zweven en bij het recht vooruit rijden aan het toevoegen van materiaal om te kunnen sturen. Ook andere materialen voor de mast kunnen de functiematrix uitbreiden. Veiligheid De leerlingen werken met een aardappelschilmesje en een schaar. Houd dus goed een oogje in het zeil. Ook werken ze met een handboor, welke best scherp kan zijn. Je kunt ervoor kiezen om kartonnen plankjes te gebruiken in plaats van hout. In dat geval is de handboor niet nodig. Let er bij het gebruik van de handboor op dat leerlingen dit niet midden op de tafel doen, in verband met beschadigingen. Laat ze altijd boren aan de rand van de tafel, of tussen twee tafels in. Resultaten Je ziet één voorbeeldschets van een windauto weergegeven. Er zijn natuurlijk allerlei varianten mogelijk. Laat leerlingen onderling materialen ruilen, zodat ze meer opties hebben om de auto te bouwen. 7

8 Docentenhandleiding De snelheden van de modelauto s kunnen sterk variëren. In onze testfase behaalden we op een afstand van 3,0 meter een tijd van 4,0 seconden. Een voorbeeldberekening: 3 m = 0,75 m/s 4 s Omgerekend komt dit neer op een snelheid van: 3,0 m 2,7 x 10 3 m 2,7 x 10 3 m = = = 2,7 km/uur 4,0 s s 1,0 uur Relatie tussen experimentles en lesstof Wereld Havo Vwo Water, Energie Natuurkunde: Natuurkunde: & Natuur A6 Ontwerpen A6 Ontwerpen Windauto C1 Kracht en beweging C1 Kracht en beweging 8

9 Colofon Bron afbeelding De Future4U-experimentles is ontwikkeld door Stichting C3. In deze reeks verschenen ook de experimentlessen: l Lifestyle & Design: Droogshampoo l Market & Money: Katalysatoren l Mens & Medisch: Hot pack Algehele en inhoudelijke projectcoördinatie en contact Stichting C3: Ilonka Mekes e: imekes@c3.nl t: Vormgeving: t4design, Liesbeth Thomas l Mobiliteit & Ruimte: Elektromotor l Science & Exploration: Tuinieren in de ruimte? l Voeding & Vitaliteit: Eiwitonderzoek De lessen zijn te vinden op: De rechten van dit lesmateriaal (uiteraard niet van de gebruikte bronnen) berusten bij de Stichting C3 te Den Haag. Het materiaal mag voor onderwijsdoeleinden vrij worden gebruikt. Voor andere doeleinden dient u contact op te nemen met Stichting C3. Uiteraard is de experimentles met veel zorg tot stand gekomen. Stichting C3 aanvaardt echter geen aansprakelijkheid voor schade die eventueel is ontstaan bij het uitvoeren van deze experimentles. Exact wat je zoekt! 9

Vergelijkbare documenten

Mobiliteit & Ruimte. Future4U. Reflectieformulier. Future4U. Experimentlessen voor havo en vwo. Mobiliteit & Ruimte. In deze les.

Mobiliteit & Ruimte. Future4U. Reflectieformulier. Future4U. Experimentlessen voor havo en vwo. Mobiliteit & Ruimte. In deze les. Future4U Experimentlessen voor havo en vwo Reflectieformulier In deze les De les sluit aan bij de subdomeinen Meten en regelen (na), Natuurwetenschappelijk instrumentarium (na) en Elektrische en magnetische