Das Modul kann in der 10. Klasse im Fach Physik bearbeitet werden.
Ich bin Schülerin oder
Schüler und möchte etwas für die Umwelt tun. Deswegen will ich mich nicht mehr von meinen Eltern mit dem Auto oder
mit dem Diesel-Bus des ÖPNV zur Schule bringen lasse. Dafür brauche ich aber ein E-Fahrrad, sodass
ich nicht vollkommen verausgabt an der Schule ankomme, denn ich wohne im
Bergland, so wie in Pforzheim. Im
Fahrradladen sehe ich verschieden E-Fahrräder und stehen so Angaben wie „60 N·m“
oder „75 N·m“ oder „90 N·m“ dran. Was
soll ich denn nehmen? Und: was sagt denn
die Angabe überhaupt aus?
Erwartetes Vorwissen:
Einfache Zusammenhänge zwischen dem Weg x(t) oder s(t), der Geschwindigkeit
v(t) und der Beschleunigung a(t) bei Bewegungen mit konstanter Geschwindigkeit
v=const oder bei Bewegungen mit konstanter Beschleunigung a = const > 0
beziehungsweise konstanter Verzögerung
a = const < 0. Das Newton’schen Kraftgesetz F(t) = m·a(t).
Aus der Mathematik:
Dreieck und Pythagoras.
Neu vermitteltes Wissen:
Drehmoment M(t) = Kraft F(t) × Hebelarm h.
Mit dem Modul kann für
die gewählte Beispielstrecke berechnet werden, welcher E-Antrieb am Fahrrad
bereits reicht, um mit maximal möglicher Geschwindigkeit eine (steile) Straße
hochzufahren.
Ergebnis:
Schülerinnen
und Schüler mit geringer Masse haben keinen Vorteil, E-Fahrrädern mit sehr
großen Drehmomenten zu kaufen. Denn die
maximal erreichbare Geschwindigkeit von max. 25 km/h lässt sich bereits
mit weniger Drehmoment erreichen. Nur
dann, wenn die Schülerinnen und Schüler eine große Masse haben, sollte auch ein
E-Fahrrad mit großem Drehmoment gekauft werden.
Dieses Ergebnis kann von den Schülerinnen und Schülern mit dem Wissen
aus der Physik und einer einfachen Anleitung (dem Moodle-Kurs) selbstständig
erarbeitet werden.