Frankfurt 2014 – wissenschaftliches Programm

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DD: Fachverband Didaktik der Physik

DD 6: Anregungen aus dem Unterricht für den Unterricht 2

DD 6.1: Vortrag

Montag, 17. März 2014, 16:30–16:50, Casino 1.801

Schülerinnen und Schüler verstehen das 1-Liter-Auto: Umwandlung von Fasern in Balken wird erfahrbar und berechenbar — Hans-Otto Carmesin^1,2,3, •Christiane Matthies⁴, Hannes Michaelsen¹ und Kristin Voßberg¹ — ¹Gymnasium Athenaeum, 21680 Stade, Harsefelder Straße 40 — ²Studienseminar Stade, Bahnhodstraße 5, 21682 Stade — ³Universität Bremen, Fachbereich 1, Pf 330440, 28334 — ⁴Airbus Stade, Airbus-Straße 2, 21684 Stade

Nach dem 3-Liter Auto gibt es plötzlich das 1-Liter-Auto. Wie geht das? Es besteht weitgehend aus Carbon alias CFK, das Geheimnis ist also großenteils der Leichtbau. Aber wie kann man aus Fasern tragfähige Karosserien bauen? Die Schülerinnen und Schüler der Klassenstufe 11 fertigten zunächst selbst einfache Gegenstände aus Carbon. Sodann folgerten wir aus dem Hookeschen Gesetz und dem Hebelgesetz die Differentialgleichung zur Balkenbiegung. Die Schülerinnen und Schüler erstellten die Lösungen und analysierten diese. So konnten sie die Erzeugung von Balken aus Fasern erleben, modellieren, Biegelinien bestimmen, die Verteilung von Spannungen in Balken errechnen, besonders feste Balkenformen ermitteln, Gewichtseinsparungen berechnen und so ein Grundprinzip des 1-Liter-Autos erklären. Wir zeigen verblüffende und zugleich aussagekräftige Versuche mit verschiedenen CFK-Streifen und stellen quantitative Kontrollversuche vor. Wir berichten über ein neuartiges, ganzheitliches und anspruchsvolles Konzept unserer Schüler-Ingenieur-Akademie. Wir berichten über Erfahrungen aus dem Unterricht und schlagen das Thema als zukunftsweisenden allgemeinbildenden Kontext mit vielfältigen Anwendungen vor.