Landesbewerb Mechatronik - Schulen

Landesbewerb Mechatronik:
Der Bewerb wird in zwei Abschnitten ausgetragen:
1. Theorie: siehe Aufgabensammlung (ca. 1 UE)
2. Praktischer Teil:
a) Messübung : Serien- u. Parallelschaltung von Widerständen (max. 3 Widerstände),
(ca. 1 UE)
Diode mit Vorwiderstand, o.Ä.)
b) Werkstück: geregelter Wechselblinker
(ca. 4 UE) Print löten (lt. Plan)
Frontplatte fertigen (siehe Einladung)
Feilen auf Maß u. Rechten
Winkel; Schalter, Buchsen, LEDs u. Potentiometer einbauen;
Verbindungen zu LEDs, Buchsen u. Schalter machen (Lötstifte u.
Lötfahnen bzw. direkt anlöten und mit Schrumpfschlauch isolieren)
Befestigungswinkel fertigen
Ein Teil der Frontplatte ist selbst zu planen (Achsendurchführung von Potentiometer,
Befestigung der Platine an Frontplatte)
Die Fachrechenbeispiele in der Aufgabensammlung werden nicht mit den gleichen
Zahlenwerten kommen!
Aufgabensammlung zum Mechatronik - Landesbewerb
Wandle in eine Exponentialzahl um: 10X
10 000 =
55 000 =
0,001 =
20 000 =
1 200 =
0,00002 =
50 000 =
1 230 000 000 =
0,0025 =
Wandle in eine Dezimalzahl um:
1 * 103 =
3,2 * 104 =
1 * 10-3 =
2 * 105 =
8,22 * 106 =
4,6 * 10-7 =
5 * 108 =
4,76 * 102 =
12,3 * 10-6 =
Geschwindigkeit:
Was gibt die Geschwindigkeit an?
Die Einheit der Geschwindigkeit ist ___________
Das Formelzeichen für Geschwindigkeit ist __________
Wie kann ich die Geschwindigkeit berechnen?
Wird die Geschwindigkeit berechnet, erhält man immer die __________ geschwindigkeit.
Weg – Zeit – Diagramm: (Grafik wird angegeben)
Wie schnell fährt Fahrzeug 1 zw. 10.00 und 11.00 Uhr? __________________
Wann und wie viele km von B entfernt treffen sich beide Fahrzeuge?
Wie viele km fährt Fahrzeug 1 insgesamt? ___________________________________
Zeichne ein: Fahrzeug 3 Startet um 11.00 von Ort A und kommt um 12.30 Uhr in Ort C an.
Beispiele:
Berechne v:
s = 60 km
t=4h
Berechne s:
v = 40 km/h
t=2h
Berechne t:
v = 60 km/h
s = 210 km
Ein Autofahrer benötigt für die 286 km lange Strecke nach Wien genau 3h 15 min.Berechne seine
Durchschnittsgeschwindigkeit.
Welche Strecke wird zurückgelegt?
Wandle um:
Geschwindigkeit = 5 km/h
144 km/h = ________ m/s
Zeit = 15 min
4,7 m/s = ________ km/h
5m/min = ________ km/h
Beschleunigung:
Beispiele:
Ein Auto beschleunigt in 8,2 s von 0 auf 100 km/h.
Wandle v in m/s um und berechne a.
Die Erdbeschleunigung g = 9,81 m/s². Wie schnell ist ein Stein, wenn er 10 s (5s, 2s) lang frei fällt?
Ein Fallschirmspringer erreicht eine Geschwindigkeit von 250 km/h im freien Fall. Wie lange dauert es, bis er
seine Geschw. erreicht, wenn man mit einer Fallbeschleunigung von 8m/s (Luftwiderstand) rechnet.
Ein Flugzeug beschleunigt in 10 s auf 280 km/h. Berechne a.
Kräfte - die Gewichtskraft - Masse und Trägheit
Welche Wirkungen können Kräfte haben?
Kräfte werden mit einer ________________________ gemessen.
Jede Kraft bewirkt eine entgegengesetzt gerichtete, gleich große ____________________ .
Kreuze an: Die Wirkung einer Kraft hängt ab von
o Richtung
o Pfeil o Reibung o Größe o Länge
o Angriffspunkt
1 Newton ist jene __________, die man braucht, um einen Körper mit m = _______mit a = _________ zu
beschleunigen.
Welche Arten der Reibung kennst du?
Was bedeuten die Abkürzungen? FR …
µ…
F N…
Die Masse ist ein Maß für die ________________________ eines Körpers.
Die Einheit der Masse ist _____________________.
Die Einheit der Gewichtskraft ist _________________.
Wie kann ich FG berechnen? Formel; erkläre die Abkürzungen
Beispiele:
Berechne FG:
a) m = 2,2 kg
b) m = 12 kg
c) m = 20 dag
d) m = 5 g
Berechne m:
e) FG = 100 N
f) FG = 0,1 N
g) FG = 10 kN h) FG = 3 N
Ein 80 kg schwerer Astronaut befindet sich auf dem Mond (gM = 1,6 m/s²). Seine Ausrüstung hat 110 kg.
Berechne mges und FG.
Wie hoch könnte er theoretisch springen, wenn er auf der Erde 30 cm (mit Ausrüstung) schafft?
Kraft, die zur Beschleunigung nötig ist: Fa = m * a
Welche Kraft brauche ich, um einen 50 kg schweren Gegenstand mit 2m/s² zu beschleunigen?
Ein Auto (m = 1,2 t) wird mit 3,2 m/s² beschleunigt. Welche Kraft muss es mindestens aufbringen?
Die Federwaage zeigt 12 N. Das Massestück hat 2 kg. Berechne a.
Fa = 400 N
m = 500 kg
a=?
m = 10 N
a = 1 m/s²
Fa = ?
Dichte:
Wie kann ich die Dichte eines Körpers berechnen? Formel; erkläre die Abkürzungen
Wird die Masse eines Körpers durch sein ______________ dividiert, so erhalte ich die Dichte.
Berechne die Dichte: V = 5,3 dm³
m = 14,31 kg Um welchen Stoff handelt es sich?
Berechne: m = 54 kg V = 20 dm³ ρ =?
Druck:
Der Druck: Erkläre den Begriff Druck:
Gib die Formel zur Berechnung des Druckes an: (Erkläre die Abkürzungen)
Arbeit, Leistung, Energie
Wie kann ich die Arbeit berechnen: Formel; erkläre die Abkürzungen
Die Leistung wird in ________ ( ___ ) angegeben. (früher in _______ )
Energie ist die _________________________________________________________.
Nenne vier Formen von Energie:
Wie lautet der Satz von der Erhaltung der Energie?
F = 50 N
s = 20 m
W =?
W = 2,5 kJ
s = 1,25 m
F =?
W = 300 J
F = 10 N
s =?
Ein Arbeiter zieht einen Betonkübel (m = 15kg) auf ein 5m hohes Gerüst. Berechne die Arbeit.
W = 100 J
t=8s
P =?
P = 200W
t = 10 s
W =?
W = 5,5 kJ
P = 250W
t =?
Ein Motor hebt einen 250kg schweren Holzpfosten in 20s 8m hoch auf ein Haus. Berechne die Leistung des
Motors.
Welche Leistung erbringt ein 80 kg schwerer Arbeiter, wenn er mit seiner Traglast (m=20 kg) in 1 Minute
3 Stockwerke (je 3m hoch) höher steigt?
Wie lange braucht ein Motor mit P = 2 kW um ein 500 kg schweres Gerät 5m hoch zu heben?
Welche Arbeit leistet ein Motor mit 25kW, wenn er 2h lang läuft?
Drehmoment M:
a) F = 12 N
l = 1,2 m
b) F = 0,2 N
l = 48 cm
e) Ein Massestück (m = 2,8 kg) liegt im Abstand von 1,5 m auf einem an der Wand befestigten Brett. Wie groß
ist das Drehmoment, das dieses Massestück verursacht.
f) Ein Mensch (m = 82 kg) steht auf einem Sprungbrett. Dieses kragt 2,5 m weit aus. Wie groß ist das
Drehmoment.
g) M = 150 Nm
l = 0,45 m
F=?
h) M = 4,67 kNm
F = 321 N
l=?
i) F = 0,2 kN
j) F = 130 N
l = 32 cm
M = 26 Nm
M=?
l=?
Elektrischer Strom:
Erkläre den Unterschied zwischen el. LEITER und NICHTLEITER.
Formelzeichen und Einheit von: el. Strom Spannung
Widerstand :
Schreib das Ohmsche Gesetz auf:
Elektronen sind ____________________ geladen.
Die Elektronen fließen immer von ______ nach ______. (= __________________________)
Zeichne das Symbol für: Schalter
Voltmeter
Lampe
Zeichne einen einfachen Stromkreis: (mit Voltmeter und Amperemeter)
Erkläre den Begriff: Elektrischer Strom
Welche Aufgabe haben Widerstände?
Wie berechnet sich der Gesamtwiderstand bei einer Reihenschaltung von 3 Widerständen?
Nenne das erste (zweite) Kirchhoffsche Gesetz
Berechne den Gesamtwiderstand, wenn zwei Widerstände parallel geschalten sind
Welche drei Spannungsebenen werden unterschieden (gib die Spannungswerte dazu an)
Auf welche Arten kann Spannung erzeugt werden? (4Bsp.)
Welche Spannung erhalte ich, wenn ich drei 1,5V Batterien …
a) ... in Serie
b) ... parallel
schalte?
Welche Messmethoden zur Widerstandsbestimmung gibt es?
Zeichne den Schaltplan für die stromrichtige (spannungsrichtige) Messmethode von Widerständen:
Gib die Formel zur Berechnung des Leitungswiderstandes an: (Abkürzungen erklären)
Wovon ist der Widerstand einer Leitung abhängig?
Gib die Formel zur Berechnung des Leitungswiderstandes an (erkläre die Abkürzungen)
Wovon hängt der Spannungsabfall in einer Spannungsquelle ab?
Der Widerstandsfarbcode:
Bestimme die Werte dieser Widerstände: gib die Werte in Ω und kΩ an.
rt vio swz gn brn =
brn gr rt brn =
gn bl swz ge brn =
ge vio rt =
bl gr swz rt brn =
gr rt brn =
org wß swz brn brn =
gn bl ge =
rt rt rt brn =
bl gr org brn =
Gib den Farbcode mit vier und fünf Ringen an:
120 Ω =
27 Ω =
1,5 k Ω =
68 Ω =
47 k Ω =
100 Ω =
330 k Ω =
270000 Ω =
1MΩ=
560 k Ω =
Serien- und Parallelschaltung von Widerständen
Berechne den Gesamtwiderstand folgender Serienschaltungen. Zeichne die Schaltungen
R1 = 4,7 kΩ
R2 = 680 Ω
R1 = 390 Ω
R2 = 820 Ω
R3 = 2,2kΩ
R1 = 10 kΩ
R2 = 5,6 kΩ
R3 = 180 Ω
R4 = 56 Ω
Berechne den Gesamtwiderstand folgender Parallelschaltungen. Zeichne die Schaltungen
R1 = 330 Ω
R2 = 470 Ω
R1 = 560 Ω
R2 = 1,2 kΩ
R3 = 6,8 kΩ
R1 = 82 Ω
R2 = 150 Ω
R3 = 330 Ω
R4 = 560 Ω
R1 = R2 = 120 Ω
R1 = R2 = R3 = 5600 Ω
R1 = R2 = R3 = R4 = 10 kΩ
El. Arbeit und Leistung
Berechne den Strom I, die Leistung P und die Arbeit W an diesen Widerständen, wenn der Strom eine
gewisse Zeit t fließt
R1 = 1500 Ω
U = 12 V
t = 40 s
I= P=
W=
R1 = 1000 Ω (R1 u. R2 in Reihe)
R2 = 470 Ω
U = 10 V
t = 18 s
Rg = I =
U1 =
U2 = P1 = P2 =
W1 = W2 =
R1 = 330 Ω (R1 u. R2 parallel)
R2 = 560 Ω
U=6V
t = 42 s
Rg =
I1 = I2 = P1 = P2 = W1 = W2 =
Ein Heizstab einer Waschmaschine liegt an 230 V und es fließt ein Strom von 8,7 A. Wie groß ist die Leistung
des Heizstabes?
U = 24 V
I = 2,5 A
P=
P = 60 W
U = 230 V
I =
P = 150 W
I = 0,57 A
U=
Eine Serienschaltung von zwei Widerständen (R1 = 150 Ω; R2 = 220 Ω) liegt an UG = 10 V.
Berechne U1, U2, P1, P2 und PG.
Die Widerstände von Bsp. d) sind parallel geschalten und liegen an UG = 12 V.
Berechne I1, I2, P1, P2, und PG.
Serienschaltung von 3 Widerständen an UG = 24 V.
R1 = 1 kΩ, R2 = 2,2kΩ, R3 = 3,9 kΩ.
Berechne die Teilspannungen, die Teilleistungen und PG.
Werkzeugkunde
Benenne die Teile eines Schraubstockes: (Parallelschraubstock, Maschinenschraubst.)
Wie heißen die Bestandteile der Feile? Ordne sie nach ihren Größen
Wie heißen die Winkel am Sägeblattzahn?
Handsägebogen: Einspannen des Sägeblattes, Bedeutung des Freischnittes, Freischnittarten
Wie wird die Zahnteilung bei Sägeblättern angegeben?
Woraus besteht der Dreiersatz-Gewindebohrer? Kernlochbestimmung für M1 bis M8:
Fertigungstechnik von Hand
Was sind die häufigsten Unfallursachen? Unfallverhütung am Arbeitsplatz:
Was kann man tun, um Risslinien sichtbar zu machen?
Wie lauten die wichtigsten Anreißregeln?
Beschreibe das richtige Anschneiden und Sägen mit der Handbügelsäge:
Erkläre die Herstellung eines Innnengewindes und das dazu nötige Werkzeug:
Maschinenfertigung
Wie heißen die Winkel an der Bohrerschneide des Spiralbohrers?
Warum soll beim Bohren ein Kühlschmierstoff zugeführt werden?
Wie ermittelt man die richtige Bohrerdrehzahl?
Welche Werkstoffe werden für Spiralbohrer verwendet?
Unfallverhütung beim Bohren:
Erkläre den Begriff „Standzeit“:
Messen
Nenne 5 Längenmessgeräte:
Welche Messungen kann man mit dem Messschieber durchführen?
3 Noniusarten nennen und erklären:
Zähle die Bestandteile des Messschiebers auf:
Nenne 3 Lehren und erkläre sie:
Erkläre den Unterschied zwischen Messen und Lehren:
1 Zoll (Inch) entspricht wieviel Millimeter?
Wie genau ist der 1/20-Nonius, 1/50-Nonius?
Ursachen von Messfehlern:
Werkstoffkunde
Einteilung der Metalle:
Was ist eine Legierung?
Was führt zu Korrosion?
Welche Korrosionsschutzmaßnahmen gibt es?
Verbindungstechniken
Nenne drei Schweißverfahren:
Beschreibe die Vorbereitungen (Voraussetzungen) einer Lötstelle:
Legierungsbestandteile der Weichlote:
Aufgabe des Bleis in Weichloten:
Flussmittelarten und Aufgaben von Flussmitteln:
Gesundheitliche Vorsichtsmaßnahmen beim Löten:
Grundlagen:
Aus welchen Teilen besteht ein Atom?
Wie bezeichnet man elektrisch geladene Atome?
Welche Arten von Bindungen kennst du?
Erkläre eine davon:
Welche Wirkungen des el. Stromes kennst du? (4 Bsp.)
Welche Stromarten werden unterschieden?
Erkläre den Unterschied zwischen Elektronenstromrichtung und technischer Stromrichtung
Zeichne die Symbole für: a) Wechselschalter
Welche Wirkung zeigt der Strom bei:
a) 1 mA …
b) 10 mA …
b) Kreuzschalter
c) Taster
c) 40 mA …
Nenne die häufigsten Unfallursachen bei Elektrounfällen:(3 Bsp)
Wie kann ich einen Verunglückten aus dem Stromkreis befreien? (3Bsp.)
Nenne die fünf Sicherheitsregeln
Wozu dient die Wechselschaltung?
Was passiert, wenn zu viel Strom durch einen Leiter fließt?
Welche zwei Arten von Leitungsschutzmaßnahmen kennst du?
Nenne vier Vorteile des FI – Schutzschalters:
Welche Fehler können im Stromkreis auftreten (4Bsp.)
Welche Schutzmaßnahmen (allgemein) gibt es bei Elektroinstallationen?
____________schutz; ____________schutz; ___________schutz
Zeichne das Symbol für die Schutzisolierung:
Zeichne das Symbol der Schmelzsicherung:
Was heißt NH beim NH-Trenner?
Welchen Vorteil hat der Leitungsschutzschalter gegenüber der Schmelzsicherung?
Messen
Welche Messfehler gibt es?
Wie groß darf der Messfehler bei Feinmessgeräten sein?
Was bedeuten die Begriffe:
Û…
USS …
Ueff …
Messgeräte, mit denen man mehrere Größen messen kann, nennt man ______________________
Unter Messen versteht man das …
Spannungen werden mit dem ________________________ gemessen, Ströme mit dem
__________________________ und Widerstände mit dem ______________________ .
Halbleiter
Was sind Halbleiter?
Nenne drei Halbleiterwerkstoffe
Was passiert wenn man den Minuspol einer Spannungsquelle an p der Diode anlegt?