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- Kinderfachhochschule - Themenübersicht 2. Schulhalbjahr 2010/2011 (Mai bis Juli 2011 – 10 Termine) 1. Kennenlernen und Sicherheit 2. Historie und Einführung zum Fahrrad (mit Fahrrädern) 3. Mechanik: Schaltung 4. Mechanik: Hydraulik 5. Mechanik: Federung und Kreisel (mit Fahrrädern) 6. Elektrizität und Optik 7. Akustik: Wind und Klingeltöne 8. Bewegung, Geschwindigkeit und Reaktion 9. Aerodynamik 10. Ernährung, Energie, Training, Ergometer Frank Kameier 09.03.2011 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik - Kinderfachhochschule - Dynamo = Generator - das Antriebsrädchen benötigt Kontakt zum Reifen - ein Magnet rotiert - das rotierende Magnetfeld in der Spule erzeugt Wechselstrom Was ist eine Spule? Was ist Wechselstrom? www.swm.de/dokumente/swm/multimedia/schule/dynamo.swf Frank Kameier Elektrik Optik 03.04.11 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik - Kinderfachhochschule - Spule: Eisenkern umwickelt mit Kupferdraht Generatoren zum Stromerzeugung Frank Kameier www.swm.de/dokumente/swm/multimedia/schule/dynamo.swf - Kinderfachhochschule - Stromkreise sind geschlossene Leitungen http://www.lehrerfreund.de/xinha/plugins/ImageManager/demo_images/tec__prima/Beleuchtung/Fahrrad_Kabelfuehrung_440.png Tahir-Alper Akbaba 23.1.2011 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik - Kinderfachhochschule - Gleichstrom - Batterie - Solarzelle / Photovoltaik - nach einem Gleichrichter (aus Wechselstrom) DASYlab – Simulation: Frank Kameier 03.04.2011 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik - Kinderfachhochschule - Wechselstrom - Generator (Magnetfeld rotiert in einer Spule) - 50 Hz Netzfrequenz DASYlab – Simulation: Frank Kameier 03.04.2011 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik - Kinderfachhochschule - Wechselstrom = 220 V - Berechnung der Energie (Effektivwert) -50 Hz Netzfrequenz DASYlab – Simulation: Frank Kameier 03.04.2011 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik - Kinderfachhochschule - Nabendynamo, Seitendynamo oder LED Licht? Fatih Ülger Elektrik Optik 12.03.11 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik - Kinderfachhochschule - Seitendynamo - Wechselspannung - preiswert - Halterung an der Gabel oder am Hinterrad notwendig - Fahrradrahmen wird als einer der beiden Leiter verwendet - durch Reibung am Reifen, beim Treten spürbarer Widerstand (Energieverlust) Frank Kameier 03.04.2011 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik - Kinderfachhochschule - Nabendynamo - Wechselspannung - Energieverbrauch ist beim Radfahren nicht spürbar - Einbau im Vorderrad - lange Lebensdauer Quellenangaben fehlen Frank Kameier 03.04.2011 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik - Kinderfachhochschule - LED – batteriebetriebene Lampen - Gleichspannung - niedriger Energieverbrauch - was heißt LED? Frank Kameier 03.04.2011 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik - Kinderfachhochschule - Speichendynamo (eher exotisch) - Wechselspannung - Montage am Vorderrad - Überwerfer (kleines Drahthäkchen wird zwischen die Speichen geklemmt) Frank Kameier 03.04.2011 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik - Kinderfachhochschule - Aufbau des Speichendynamos: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Befestigungsschraube Gehäusedeckel Abdeckring Zentrierring kugelgelagert Klinke Antriebsrad Zahnriemen gross Übersetzungsrad Zahnriemen klein Dynamo Gehäuse Metallplatte (Befestigung und Massenverbindung) Kontaktstöpsel (Kabelanschluss) Name, Vorname Gruppe, Datum http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik - Kinderfachhochschule - Visualisierung der Wechselspannung mit der Soundkarte Fatih Ülger Elektrik Optik 12.03.11 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik - Kinderfachhochschule - Visualisierung der Wechselspannung mit der Soundkarte - mit der Soundkarte kann man elektrische Spannungen aufzeichnen - die Visualisierung am PC entspricht einem Digitaloszilloskope - wie lässt sich eine Spannung berechnen? (Effektivwert) - was ist der Unterschied zwischen analog und digital? Frank Kameier 03.04.2011 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik - Kinderfachhochschule - analog und digital - mit der Soundkarte kann man elektrische Spannungen aufzeichnen - die Visualisierung am PC entspricht einem Digitaloszilloskope - wie lässt sich eine Spannung berechnen? (Effektivwert) analog Frank Kameier digital 03.04.2011 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik - Kinderfachhochschule - Seitendynamo an der Soundkarte (Achtung: Spannungsteiler verwenden) Fatih Ülger Elektrik Optik 12.03.11 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik - Kinderfachhochschule - Wann stimmen die Zahlenwerte überein? Fatih Ülger Elektrik Optik 12.03.11 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik - Kinderfachhochschule - Versuch: Elektromagnet Material: 4,5 Volt Flachbatterie Kupferdraht (isoliert) Nagel Büroklammer Der stromdurchflossene Leiter erzeugt ein Magnetfeld (Batterie=Gleichstrom) Fatih Ülger Elektrik Optik 12.03.11 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik - Kinderfachhochschule - http://www.gymnasium-hochdahl.de/tag-der-offenen-tuer/img/draht.jpg Akbaba, Tahir-Alper Gruppe 4, 15.12.2010 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik - Kinderfachhochschule - Akbaba, Tahir-Alper Gruppe 4, 18.12.2010 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik - Kinderfachhochschule - Akbaba, Tahir-Alper Gruppe 4, 21.12.2010 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik - Kinderfachhochschule - LED-Diode Spule Zahnräder Dynamolampe Akbaba, Tahir-Alper Handantrieb Gruppe 4, 8.3.2011 Fahrraddynamo http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik - Kinderfachhochschule - Reflektoren am Fahrrad : Retroreflexion : Reflexion bei der ein Teil des auftreffendes Lichtes direkt zur Quelle zurückgeworfen wird. Akbaba, Tahir-Alper Gruppe 4, 8.3.2011 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik - Kinderfachhochschule - Reflektoren am Fahrrad : Retroreflexion Akbaba, Tahir-Alper Verwendungsbereiche : - Reflektoren am Fahrrad - Oberflächen bei Straßenschilder - Sichtbarkeit bei Straßenmarkierungen - Sicherheitsbekleidung Gruppe 4, 8.3.2011 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik - Kinderfachhochschule - Akbaba, Tahir-Alper Gruppe4, 8.3.2011 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik - Kinderfachhochschule - Was wird benötigt? Karton, Alufolie und ein Laser. Durchführung: Zwei aneinander liegenden Seiten vom Karton werden Alufolie geklebt. Auf der gegenüberliegenden Seite des Kartons wird ein Loch gemacht und von diesem Loch aus die eine Seite des Kartons mit der Alufolie bestrahlt. Akbaba, Tahir-Alper Gruppe4, 8.3.2011 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik - Kinderfachhochschule - Auswertung : Man kann erkennen dass die erste bestrahlte Seite des Kartons das Licht auf die anliegende Seite reflektiert. Diese Seite reflektiert das Licht wieder auf den Punkt wo das Loch mit dem Laser ist. Dieser Versucht beweist die Retroreflexion und erklärt somit die Funktion eines Reflektors am Fahrrad. Akbaba, Tahir-Alper Gruppe4, 8.3.2011 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik - Kinderfachhochschule - Optik Erklärung von Himmelsblau und Abendrot Sonne Blau wird stärker gestreut (kürzere Wellenlänge) Rot geht leichter durch Atmosphäre (größere Wellenlänge) Erde Quelle: Jörg Kärger, et al., ADFC/Uni Leipzig Frank Kameier 28.02.2011 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik - Kinderfachhochschule - - Kinderfachhochschule - - Kinderfachhochschule - - Kinderfachhochschule - - Kinderfachhochschule - Quelle: Sigrid Belzer: Die genialsten Erfindungen der Natur, Bionik für Kinder, Frankfurt a.M. 2010 Frank Kameier 18.12.2010 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik - Kinderfachhochschule - Background DASYlab: Abtastrate Fatih Ülger Elektrik Optik 12.03.11 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik - Kinderfachhochschule - Background DASYlab: Frequenz Fatih Ülger Elektrik Optik 12.03.11 http://ifs.mv.fh-duesseldorf.de/fahrradphysik
