so lernst du mit prisma damit du dich schneller in deinem buch zurechtfindest gibt es hier eine kurze einführung auf den infografik-seiten werden themen mit anschaulichen grafiken näher erläutert aufgaben-seiten helfen dir dein wissen zu überprüfen die einstiegsseiten führen mit spannenden fragen und interessanten bildern in ein neues thema ein maschinen und mobilität auf den basis-seiten erfährst du mehr zu einem thema getriebe übertragen und wandeln kräfte maschinen und mobilität sicherheitssysteme in fahrzeugen musterlösungen im anhang

das solltest du dir merken aufgaben werkstatt-seiten leiten dich beim herstellen und experimentieren an ein wechselgetriebe bauen symbole im buch kästen mit der glühbirne geben dir wichtige tipps kästen mit dem ausrufezeichen warnen dich kästen mit dem sternchen stellen berufe vor aufgaben einfach mittel schwer bildverweis verweis auf eine andere seite zusatzangebote im internet der prisma-code führt dich zu weiteren informa tionen materialien oder übungen im internet gib den code einfach in das suchfeld auf www.klett.de ein in vorbereitung

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inhalt inhalt hilfe zu den arbeitsaufträgen arbeiten im technikraum information sicherheit im technikraum sicherheit am arbeitsplatz mess- und anreißwerkzeuge werkzeuge zum trennen werkzeuge zum fügen werkzeuge zum umformen maschinen zum sägen und schleifen infografik die tischbohrmaschine der werkstoff holz: handelsformen holzwerkstoffe: vor- und nachteile der werkstoff metall der werkstoff kunststoff recycling schont die umwelt werkstatt sicher bohren werkstatt eigenschaften von werkstoffen untersuchen aufgaben fertigen eines werkstücks information infografik von der idee zum produkt planung und beurteilung: unterlagen ohne zeichnung kein werkstück linien und bemaßungen ein werkstück – drei ansichten werkstücke räumlich darstellen cad und cam messen und anreißen fügen von holz fügen von metall und kunststoff fügetechnik: löten von metall trennen von holz trennen von metall trennen von kunststoff umformen von kunststoff und metall beschichten von holz und metall serienfertigung und massenfertigung werkstatt holz-produkte fertigen werkstatt alternativen: holz-produkte fertigen werkstatt holz-produkte konstruieren werkstatt metall-produkte fertigen werkstatt alternativen: metall-produkte fertigen werkstatt metall-produkte konstruieren werkstatt kunststoff-produkte fertigen werkstatt alternativen: kunststoff-produkte fertigen werkstatt kunststoff-produkte konstruieren aufgaben maschinen und mobilität information baugruppen von maschinen maschinenelemente im überblick getriebe übertragen und wandeln kräfte eine maschine demontieren eine maschine remontieren maschinen sind energiewandler der wirkungsgrad von maschinen verbrennungsmotoren

alternative antriebe für fahrzeuge mobilität – heute und in zukunft infografik sicherheitssysteme in fahrzeugen werkstatt mechanische funktionsmodelle bauen werkstatt maschinen fertigen und konstruieren werkstatt ein wechselgetriebe bauen aufgaben elektrotechnik und elektronik information der elektrische stromkreis mit spannung leben ohne spannung kein strom widerstand – begrenzung für den strom infografik das multimeter mit plan mehr durchblick uri – ein wichtiges gesetz in reihe oder parallel schaltungen mischen uri in der praxis schalterarten kennenlernen relais – ein elektromagnetischer schalter dioden und sensoren entdecken transistor – ein elektronisches bauteil schaltungen planen schaltungen aufbauen löten verbindet mit köpfchen fehler suchen werkstatt elektrische schaltungen aufbauen werkstatt projekt: elektroinstallation im modell werkstatt hellschaltung: ostfriesenlampe werkstatt temperaturwächter werkstatt einbruch zwecklos – alarm aufgaben bautechnik information wohnen ist ein grundbedürfnis bauen früher bauen heute lasten und kräfte an bauwerken die konstruktion trägt alle lasten versorgung und entsorgung wie nutzen wir energie stromversorgung im haus geräte im haushalt energiesparen im haushalt ohne heizung bleibt das haus kalt warmwasserversorgung im haus wärmedämmung energiesparhäuser infografik smart home – das intelligente haus brücken verbinden werkstatt brückenprojekte werkstatt stabil oder nicht werkstatt projekt hausdämmung werkstatt weitere dämmung im haus aufgaben in vorbereitung

energieversorgung information energieeinsatz in deutschland energiearten wie kommt der strom in die steckdose fossile und nukleare energieträger wärmekraftwerke regenerativ: frischer wind für strom regenerativ: sonne für strom und wärme wasserkraftwerke kraft mit wärme koppeln erdwärme und biomasse infografik smart grid – intelligentes stromnetz nachhaltigkeit und produktlebenszyklus werkstatt modell eines solarkollektors werkstatt regenerative stromerzeugung im modell werkstatt modell eines pumpspeicherkraftwerks aufgaben steuerung und regelung information messen, steuern und regeln vom messen zum schalten analoge und digitale signale informationen speichern und abrufen logische grundschaltungen ein ic: logik auf kleinstem raum logische schaltungen mit ic-technik ein-platinen-computer: ampelanlage infografik assistenzsysteme in modernen fahrzeugen werkstatt logische schaltungen in fahrzeugen werkstatt elektronisch gesichert werkstatt signale auf zeit: mono-flop und flip-flop werkstatt projekte: elektronik in haus und fahrzeug aufgaben anhang musterlösungen stichwortverzeichnis symbole und kennbuchstaben bildnachweis

hilfe zu den arbeitsaufträgen jede aufgabe enthält einen klaren arbeitsauftrag an dich, du musst ihn nur richtig erkennen je nach formulierung erwartet deine lehrerin oder dein lehrer ganz unterschiedliche antworten von dir. diese liste hilft dir, arbeitsaufträge richtig zu verstehen und zu bearbeiten analysieren bestimmte merkmale herausarbeiten und nach verschiedenen kriterien untersuchen angeben/aufschreiben/aufzählen/nennen begriffe, informationen oder aussagen zusammentragen auswerten ergebnisse und schlüsse zum beispiel aus einem text oder diagramm ziehen begründen ursachen, gesetze oder beweise für etwas anführen benennen/beschriften begriffe zuordnen beschreiben eine sache durch fachbegriffe und in eigenen worten wiedergeben beurteilen erkennen, ob eine aussage zutrifft, und das ergebnis begründen bewerten/stellung nehmen dir eine eigene meinung bilden, begründen und äußern, wie du zu dem sachverhalt stehst (gut oder schlecht diskutieren meinungen austauschen, einander gegenüberstellen und abwägen dokumentieren/protokollieren alles wichtige zu einem thema oder versuch aufschreiben und aufzeichnen eine vermutung anstellen/formulieren überlegen, was das ergebnis sein könnte erklären eine sache mit regeln, gesetzmäßigkeiten oder ursachen darstellen erläutern eine sache nachvollziehbar und verständlich darstellen erörtern vor- und nachteile zu einem thema anführen und diese beweisen präsentieren ein referat, ein plakat oder das ergebnis einer gruppenarbeit vorstellen recherchieren zu einem bestimmten thema informationen sammeln über)prüfen kontrollieren, ob regeln, inhalte oder aussagen zutreffen vergleichen dinge in beziehung setzen und erkennen was gleich, ähnlich oder unterschiedlich ist zusammenfassen das wichtigste herausschreiben oder wiedergeben

maschinen und mobilität

woraus–besteht–ein–getriebe wie–funktioniert–ein–verbrennungsmotor welche–alternativen–gibt–es–zu–verbrennungsmotoren welche–auswirkungen–hat–die–gesteigerte–mobilität–auf–uns warum–ist–es–wichtig,–fahrzeuge–mit–modernen–sicherheitssystemen–auszustatten

antriebsabdeckung trägergehäuseteil sicherheitsvorrichtung getriebe übertragungsteil motor antriebsenergieteil vorschubhebel schaltsteuerregelteil tischfeststellschraube schaltsteuerregelteil ständer trägergehäuseteil schalter schaltsteuerregelteil bohrfutter und bohrer abtriebsarbeitsteil bohrtisch trägergehäuseteil maschinenfuß trägergehäuseteil baugruppen von maschinen in maschinen übernehmen baugruppen bestimmte aufgaben (funktionen). baugruppen bestehen aus einzelnen maschinenteilen (maschinenelementen), die zu einer funktionseinheit zusammengefügt sind in allen maschinen finden wir träger- oder gehäuseteil antriebs- oder energieteil schalt-, steuer- oder regelteil übertragungsteil abtriebs- oder arbeitsteil sicherheitsvorrichtungen maschinenelemente einer ständerbohrmaschine und ihre zuordnung zu baugruppen benenne an der im technikraum vorhandenen bohrmaschine die sichtbaren maschinenelemente und die baugruppen ordne den begriffen der karikatur in abb die entsprechenden begriffe des eva-prinzips zu beschreibe an maschinen im technikraum die sichtbaren maschinenelemente und die baugruppen ein einfacher handrührer besteht aus wenigen maschinenelementen . beschreibe die einzelnen schritte bei der zubereitung von schlagsahne mithilfe des eva-prinzips

jede0maschine0besteht0aus0mehreren0unterschiedlichen0baugruppen diese0baugruppen0wirken0zusammen,0sodass0mit0der0maschine0arbeit0verrichtet0werden0kann maschinen0arbeiten0nach0dem0eva-prinzip karikatur zum eva-prinzip maschinen und eva maschinen verrichten ihre arbeit nach dem eva-prinzip ingabe erarbeitung usgabe alle maschinen funktionieren nach diesem prinzip, das den arbeitsablauf einer maschine vereinfacht darstellt. die baugruppen einer maschine können dem eva-prinzip zugeordnet werden. das prinzip lässt sich auch auf andere bereiche übertragen, z. b in der karikatur maschinenelemente eines akku-bohrschraubers maschinenelemente eines handrührers schnellspannbohrfutter drehmomenteinstellung getriebeumschalter lcdkapazitätsanzeige akku drehrichtungs-schalter ein-aus-schalter rührbesenaufnahme rührbesen auswurftaste geschwindigkeitsstufenschalter gehäuse beschreibe das eva-prinzip am beispiel des akku-bohrschraubers wählt in der gruppe maschinen aus verschiedenen anwendungsbereichen aus. benennt die einzelnen baugruppen und erklärt deren zusammenspiel mithilfe des eva-prinzips erstelle mit einem partner ein plakat mit der skizze einer maschine, ähnlich wie dies in abb oder zu sehen ist. für weiterführende informationen könnt ihr auch eine internet-recherche durchführen. stellt euer plakat der klasse vor maschinen und mobilität

maschinenelemente im überblick a) nenne für jedes auf seite 100 dargestellte maschinenelement mindestens zwei maschinen als beispiele, in denen sie verwendet werden b) erkläre für deine beispiele die funktion des einzelnen maschinenelements für die gesamte maschine c) erörtert in partnerarbeit, ob es für die gefundenen funktionen andere maschinenelemente gibt die die vorhandenen ersetzen könnten alle baugruppen in maschinen setzen sich aus maschinenteilen zusammen. die häufigsten sind achsen, wellen, lager, hebel kupplungen und räder. sie heißen maschinenelemente wellen drehen sich und leiten kräfte weiter stangen übertragen kräfte vorwiegend in längsrichtung eine kurbel ist ein einarmiger hebel zum drehen einer welle hebel drehen sich um einen drehpunkt man unterscheidet zweiarmige und einarmige hebel. mit hebeln lassen sich z. b. mit kleinem kraftaufwand und langem hebelarm große kräfte erzeugen sich drehende teile müssen gut gelagert sein. man unterscheidet gleitlager und wälzlager rollenlager achsen tragen drehende teile, ohne kräfte weiterzuleiten. sie können feststehen oder sich mitdrehen kupplungen verbinden die enden zweier wellen miteinander. man unterscheidet feste, bewegliche und schaltbare kupplungen räder findet man in und an maschinen in vielen formen und größen. sie übertragen drehkräfte und können sie verändern seile riemen und ketten können zugkräfte weiterleiten

maschinenelemente0ergeben0zusammengefügt0eine0baugruppe maschinenelemente0können0sich0in0form0und0größe0stark0unterscheiden a) beschreibe mögliche ursachen für den folgenden defekt der motor einer bohrmaschine läuft, aber das bohrfutter dreht sich nicht b) beschreibe ähnliche beispiele, die auf defekte maschinenelemente zurückzuführen sind wie genau kennst du dein fahrrad? benenne die baugruppen deines fahrrads und beschreibe ihre funktion. benenne zu einer baugruppe deiner wahl möglichst alle maschinenelemente maschinenelemente am beispiel eines kinderfahrzeugs hebel und schubstangen hebel und schubstangen übertragen bewegungen sie wandeln meist auch noch die bewegungsrichtung um hebel als lenkung lenkungen sind oft eine besondere anordnung von schubstangen rädergetrieben und hebeln räder zur kraftübertragung getriebe leiten die kräfte weiter verteilen sie oder verändern die kraftrichtung wellen räder auf wellen drehen diese mit und übertragen dadurch bewegungen die lager der wellen müssen lasten und zum teil schnelle drehungen auffangen kurbel eine kurbel ist ein einarmiger hebel der fest mit einer welle verbunden ist achsen achsen werden im fahrzeugbau benötigt sie ermöglichen dass sich räder frei drehen können lager gleitlager sind für drehende elemente die große lasten tragen müssen sie sind einfach konstruiert man verwendet sie für langsam drehende teile rollenlager sind aufwendig verringern aber wesentlich besser die reibung maschinen und mobilität

getriebe übertragen und wandeln kräfte maschinen haben antriebe und abtriebe die meistens nicht direkt nebeneinander liegen. dieser abstand muss überbrückt die antriebskraft muss weitergeleitet und angepasst (verstärkt oder abgeschwächt werden schneckenradgetriebe rädergetriebe, dessen antriebsseite eine schnecke (wie eine schraube) und die abtriebsseite ein zahnrad ist. eine schnecke wirkt wie ein zahnrad mit nur einem zahn. die schnecke ist immer die antriebsseite zahnstangengetriebe es wird eine drehbewegung in eine geradlinige bewegung umgewandelt. die zahnstange wirkt wie ein abgewickeltes zahnrad stirnradgetriebe rädergetriebe, deren stirnseiten sich berühren oder ineinandergreifen (z. b. zahnräder kegelradgetriebe rädergetriebe mit kegelförmig ausgearbeiteten zahnrädern. sie werden eingesetzt, wenn die antriebs- und abtriebswellen des getriebes nicht parallel zueinander angeordnet sind (z. b. im 90 °-winkel schubkurbelgetriebe kann eine drehbewegung in eine hin- und herbewegung oder eine hin- und herbewegung in eine drehbewegung umwandeln zugmittelgetriebe rädergetriebe, deren räder sich nicht berühren und mit einem zugmittel (kette, riemen, usw miteinander verbunden sind es kann auch notwendig sein, die bewegung des antriebs in der richtung (drehen hin und her) und in der geschwindigkeit zu verändern. diese aufgaben erfüllen die getriebe. sie gehören zu den übertragungsteilen übertragungsteil getriebe

von0groß0zu0klein0bewirkt0eine0übersetzung0ins0schnelle von0klein0zu0groß0bewirkt0eine0übersetzung0ins0langsame die0kräfte0am0abtriebsrad0verhalten0sich0umgekehrt0proportional0zur0drehzahl ein getriebe hat an 10 zähne, an 40 zähne. berechne das übersetzungsverhältnis gib an, wie sich die verfügbare kraft verändert ein getriebe hat an 10 zäh ne, an soll 6-mal mehr kraft verfügbar sein. berechne, wie viele zähne haben muss baue ein stirnradgetriebe mit folgenden anforderungen das antriebsrad hat = 30 zähne das antriebsrad und abtriebsrad sollen die gleiche drehzahl und die gleiche drehrichtung haben diese getriebe übertragen die drehbewegung vom antrieb zum abtrieb mit gleichbleibender kraft und gleicher umdrehungszahl. hier haben das antriebsrad ( ) und das abtriebsrad ( die gleiche größe (gleiche anzahl von zähnen oder gleiche durchmesser das übersetzungsverhältnis wird mit bezeichnet i0=000 = 1 : 1 große antriebsräder ( = 40 zähne) und kleine abtriebsräder ( = 20 zähne ergeben eine übersetzung ins schnelle das gilt auch für ketten z. b. beim fahrrad bei riemengetrieben benutzt man zur berechnung die durchmesser der räder i0=000 = 1 : 2 doppelte drehzahl am abtrieb, aber die verfügbare kraft hat sich halbiert kleine antriebsräder ( = 20 zähne und große abtriebsräder ( = 40 zähne ergeben eine übersetzung ins langsame das gilt auch für ketten. bei riemengetrie ben benutzt man zur berechnung die durchmesser der räder i0=000 = 2 : 1 halbierte drehzahl am abtrieb, aber die verfügbare kraft hat sich verdoppelt bei stirnradgetrieben gilt: eine gerade anzahl räder (z. b. 2, 4 oder 6 usw bewirkt eine änderung der drehrichtung am abtriebsrad. soll die drehrichtung an und gleich sein, muss zwischen und ein zusätzliches, beliebig großes zwischenrad eingebaut sein zur richtungsänderung wird bei riemengetrieben das zugmittel zwischen rad 1 und rad 2 über kreuz wie eine liegende acht gelegt maschinen und mobilität

eine maschine demontieren die demontage einer maschine kann notwendig sein, um den inneren aufbau zu verstehen erlaubte pflege- und wartungsarbeiten auszuführen oder in einer defekten maschine den fehler zu finden damit euch eine sachgerechte demontage gelingt, müsst ihr in einer bestimmten rei henfolge schritt für schritt arbeiten. das ist umso wichtiger, wenn ihr die maschine wieder zusammenbauen wollt schritt demontage vorbereiten beschafft euch zuerst so viele informationen wie möglich über die maschine die ihr demontieren wollt. besorgt euch vom fachhandel entsprechende explosionszeichnungen und stücklisten. auch im internet findest du gute, leider nicht immer kostenlose abbildungen, wenn du nach stückliste markenname gerätetyp/ gruppe suchst mit welcher dokumentationstechnik wollt ihr die demontageschritte festhalten? gibt es eine explosionszeichnung des geräts? könnt ihr selbst eine an fertigen? oder macht es mehr sinn, die einzelnen schritte der demontage zu fotografieren und mit den fotos ein schaubild zu erstellen legt in eurer gruppe fest, wer welche aufgaben übernimmt wer demontiert die maschine wer protokolliert die arbeitsschritte wer zeichnet oder fotografiert schritt arbeitsplatz einrichten schafft eine freie arbeitsfläche , die für alle beteiligten genug platz zum arbeiten bietet. legt die benötigten werkzeuge übersichtlich bereit . bereitet alles für die dokumentation vor versucht vor der demontage festzustellen, mit welchen verbindungstechniken das gerät zusammengefügt wurde sind sie lösbar (geschraubt, gesteckt arbeitsplatz vor beginn der arbeit benötigte werkzeuge zur demontage eines akku-bohrschraubers demontiere nie maschinen und geräte die mit mehr als 24 v betrieben werden wenn du sie wieder zusammenbauen remontieren) und in betrieb nehmen willst

bei0einer0demontage0wird0eine0maschine0so0weit0wie0möglich0in0ihre0einzelteile0zerlegt die0sachgerechte0demontage0einer0maschine0besteht0aus0drei0schritten:0vorbereitung,0 einrichtung0des0arbeitsplatzes,0durchführung demon tage kaum kontrollierbar auseinanderspringen können versucht beim vorsichtigen auseinanderziehen der bauelemente zu ergründen wie sie zusammenwirken. achtet auf drehrichtungen, bewegungsfreiräume und spiel in lagern geklemmt) oder müssen quetschverbindungen getrennt werden schritt demontage durchführen arbeitet beim demontieren schritt für schritt. macht euch notizen zu den de montierten teilen und legt sie in der reihenfolge der demontage geordnet ab analysiert genau, wie die einzelnen bau teile zusammengefügt wurden. kann man sie problemlos trennen und wieder zusammenfügen oder müsst ihr für den zusammenbau weitere hilfsmittel besor gen (nieten durch schrauben ersetzen quetschverbindungen neu setzen usw achtet bei der demontage darauf, dass das gerät nicht plötzlich in einzelteile zerfällt. in vielen geräten sind federn und klemmen verbaut, die bei einer maschinenelemente des akku-bohrschraubers, nach demontageschritten angeordnet demontage vorbereiten arbeitsplatz einrichten demontage durchführen ablauf einer demontage nenne die schritte bei der demontage einer maschine beschreibe, wie und womit du die demontage dokumentieren kannst beschreibe die notwendigen kleineren einzelschritte bei jedem der drei demontageschritte in abb . stelle die drei demontageschritte und die zugehörigen einzelschritte auf einem poster dar recherchiere eine explosionszeichnung eines akku-bohrschraubers und erkläre sie deinem gegenüber maschinen und mobilität

eine maschine remontieren nach der demontage kann man die bau gruppen und auch die einzelteile der maschine erkennen. sie sollten in der reihenfolge wie bei einer explosions zeichnung liegen. diese anordnung hilft dabei, die ma schine wieder richtig zusammenzubauen – zu remontieren geöffnetes gehäuse eines akku-bohrschraubers gehäuseteile antriebs- oder energieteil schalt-, steuer- oder regelteile abtriebs- oder arbeitsteil übertragungsteil: getriebe

bei0einer0remontage0wird0eine0zerlegte0maschine0wieder0funktionsfähig0zusammengesetzt die0sachgerechte0remontage0einer0maschine0besteht0aus0drei0schritten:0vorbereitung,0 durchführung,0funktionsprüfung schritt remontage vorbereiten die bauteile bis liegen zur remontage bereit und müssen wie in abb wieder in das gehäuse eingepasst (remontiert werden schaut in euer protokoll und erinnert euch, in welcher reihenfolge ihr die maschine demontiert habt schafft eine freie arbeitsfläche. legt die benötigten werkzeuge und hilfsmittel übersichtlich bereit legt die vorhandenen demontageprotokolle, zeichnungen oder stücklisten bereit sind neue quetsch- oder lötverbindungen notwendig? falls ihr die entsprechende technik noch nicht beherrscht, übt sie erst an probematerialien sprecht genau ab, in welcher reihenfolge ihr die remontage vornehmen wollt und wer welche aufgabe übernimmt schritt remontage durchführen achtet darauf, dass ihr bei der remontage gut zusammenarbeitet. bei manchen arbeitschritten braucht man „vier hände um werkzeuge zuzureichen oder bauteile zu halten fügt die demontierten bauteile zusammen, wie sie im protokoll, schaubild oder der explosionsanordnung festgehalten wurden beachtet, dass bei der remontage vom zentralen bauelement oder aber vom tragenden gestell nach außen gearbeitet wird bedenkt, dass manche maschinenelemente eigene untergruppen bilden. sie müssen zuerst zusammengefügt werden ehe sie am hauptgehäuse befestigt wer den können. einige baugruppen müssen vor dem zusammenbau gefettet werden notiert im protokoll, wenn es schwierigkeiten bei der remontage gibt schritt funktion überprüfen überprüft nach erfolgter remontage ob alle bedeutsamen teile sachgerecht zu sammengebaut wurden. wichtig sind auch sicherheitsteile wie isolierungen festgezogene schrauben, saubere ab deckungen oder sonstige schutzvorrichtungen eine remontierte maschine sollte immer mit einem probelauf überprüft werden erst nach erfolgreichem probelauf gibt sie der verantwortliche monteur oder die monteurin wieder für die benutzung frei ablauf einer remontage selbst eine kleine schraube, die man nach der remontage übrig hat, kann bei der inbetriebnahme schwere funktionsfehler nach sich ziehen nenne die schritte bei der remontage einer maschine begründe, warum die überprüfung der funktion zum abschluss der remontage wichtig ist beschreibe die notwendigen kleineren einzelschritte bei jedem der drei remontageschritte in abb . stelle die drei remontageschritte und die zugehörigen einzelschritte auf einem poster dar recherchiere eine explosionszeichnung eines akku-bohrschraubers. begründe daran, warum explosionszeichnungen hilfreich bei der remontage sind remontage vorbereiten remontage durchführen funktion überprüfen maschinen und mobilität

maschinen sind energiewandler energie wird zum betreiben aller maschinen zugeführt, um einen bestimmten nutzen zu erzielen. die zugeführte energieform führt jedoch nur selten direkt zum angestrebten nutzen. eine maschine muss daher die zugeführte energie umwandeln damit sie die für uns nützliche arbeit verrichten kann energie mehrfach umgewandelt ein typisches beispiel sind unsere modernen pkws mit verbrennungsmotoren. sie sind komplexe maschinensysteme, die auf einander abgestimmt mehrfach energie umwandeln müssen. ein pkw soll personen von einem ort zum anderen befördern. in erster linie besteht der nutzen eines pkws also in der fortbewegung – dem fahren des autos. aber nur ein teil der zugeführ ten energie wird dafür genutzt. abb zeigt, wie viel der zugeführten energie uns tat sächlich von nutzen ist. der verbrauch an benzin auf 100 km fahrstrecke entspricht dabei der zugeführten chemischen energie ein pkw mit frontantrieb und ottomotor zugeführte energie je km 6,57 benzin energie die nicht für das fahren genutzt wird 5,05 ø/100 km energie zum betreiben des motors 0,31 ø/100 km davon für lastwechsel gasgeben wärme des abgases wärmeabstrahlung durch karosserie reibung beispielfahrzeug moderner pkw mit ottomotor und frontantrieb leergewicht gewicht hubvolumen leistung cw-wert 1040 kg 1240 kg 1598 ccm kw 0,32 0,269 2,293 davon für wasserpumpe generator motorsteuerung generator für bordnetz generator für div hydraulik 0,013 0,092 0,046 0,039 davon für den luftwiderstand den rollwiderstand die beschleunigungswiderstände 0,427 0,355 0,427 für die kupplung 0,039 für die bewegung der antriebswellen des getriebes an den rädern genutzte energie 1,21 ø/100 km 0,026 0,059 0,552 1,932 die aufteilung der zugeführten energie beim muster-pkw in benzinäquivalenten (1 liter benzin entspricht 32 mj der muster-pkw auf dieser seite besteht aus vielen einzelnen teilmaschinen a) erstelle eine möglichst vollständige liste dieser teilmaschinen b) begründe, warum ein auto aus so vielen einzelnen teilmaschinen bestehen muss c) beschreibe, welche verschiedenen energieformen für den antrieb der einzelnen teilmaschinen notwendig sind diskutiert, welche bereiche des systems „auto“ die energie für das fahren nutzen und welche bereiche die energie nicht für das eigentliche fahren nutzen

maschinen0wandeln0die0zugeführte0energie0in0genutzte0energie0um energieverbrauch auch eine eigene entscheidung die mind-map zeigt energieumwandlungsketten, wie wir sie in unserem muster-pkw vorfinden. wir können sie als nutzer der fahrzeuge nicht verändern. als verbraucher beim kauf eines autos haben wir jedoch einen gewissen einfluss. wir bestimmen die form, die größe und damit das gewicht unseres pkws so sollte man z. b. wissen, dass der luftwiderstand sehr stark vom querschnitt des pkws abhängt der rollwiderstand vom gesamtgewicht des fahrzeugs, vom reifenprofil, vom reifenquerschnitt und vom reifendruck bestimmt wird der energiebedarf beim beschleunigen abhängig ist vom eigengewicht des fahrzeugs und dem fahrverhalten des fahrers analysiert in partnerarbeit die mind-map und erörtert, an welchen stellen die zugeführte energie jeweils in eine andere form umgewandelt wird diskutiert in partnerarbeit wie ein ottomotor-pkw mit einem möglichst geringen benzinverbrauch aussehen müsste. erstellt eine skizze des pkws und notiert eure diskussionsergebnisse dazu berechnet in der gruppe mit einem tabellenkalkulationsprogramm die verbrauchsanteile an benzin aus abb in prozent beschreibt, wie viel prozent der zugeführten energie am ende für die fortbewegung genutzt wird einige energieumwandlungen in unserem beispiel-pkw kühlerlüfter heizungs-/umluftgebläse klimaanlage bordelektrik bordcomputer beleuchtung u. lichtanlage stellmotoren (z. b. fenster wandlung el. spannung in che mische energie (batterieladung heizung für den innenraum überschüssige wärme für den kühler vorwärmung für vergaser prozesswärme gasturbine für turbolader verbrennungsreaktionen im abgaskatalysator strahlungswärme an abgasanlage abstrahlungswärme der fahrzeugzelle wärme durch die verbrennung drehung der kurbelwelle durch das system „otto-motor pkw-verbrennungsmotor chemische energie (benzin wird umgewandelt in direkt genutzte drehbewegung antrieb der ventile ölumwälzpumpe drehbewegung für weitere aggregate antrieb der wasserpumpe antrieb für autohydraulik wie lenkung, bremskraftverstärker o. ä wandlung der drehbewegung in generatoren für das elektrische bordnetz in elektrische spannung wandlung der drehung drehwandlung in drehung der drehung der im getriebe differential und antriebswellen räder kreuzgelenken regelanlage kühlaggregat motorische stellglieder maschinen und mobilität

der wirkungsgrad von maschinen zugeführte energie wird von geräten oder maschinen in die gewünschte energieform umgewandelt. elektrische energie wird z. b durch den elektromotor in bewegungsenergie oder in der glühbirne in lichtenergie umgewandelt. gute maschinen und geräte wandeln die zugeführte energie fast vollständig in die gewünschte nutzenergie um hoher wirkungsgrad hoher nutzen die energieausnutzung wird bei maschinen wirkungsgrad genannt. der wirkungsgrad ist der quotient aus tatsächlich genutzter energie genutzt und zugeführter energie zugeführt . er wird mit dem griechischen buchstaben eta) bezeichnet. es gilt die formel genutzt zugeführt den wirkungsgrad kann man auch über die leistung bestimmen: das verhältnis von energie und zeit bezeichnet man als leistung . es gilt . die leistung wird in der einheit watt (w) angegeben es gilt somit auch folgende formel genutzt zugeführt berechnungsbeispiel für den elektromotor in abb genutzt zugeführt = 0,98 = 98 % der wirkungsgrad ist immer kleiner 1 oder kleiner als 100 % gib den wirkungsgrad einer herkömmlichen glühlampe an berechne den wirkungsgrad eines autos mit ottomotor mit den werten in abb vergleicht in der gruppe die lebensdauer eines normalen tourenrads mit der eines pedelecs berücksichtigt dazu die entscheidenden teile wirkungsgrad elektromotor wirkungsgrad herkömmliche glühlampe wirkungsgrad auto mit ottomotor zugeführte energie bewegung wärme zugeführte energie licht wärme zugeführte energie energie die nicht für das fahren genutzt wird 76,7 gesamte an den rädern genutzte energie energie zum betreiben des motors davon für generatoren kupplung mechanik im auto 18,5

je0größer0der0wirkungsgrad,0desto0besser0ist0die0energienutzung0einer0maschine die0von0uns0genutzten0maschinen0haben0einen0wirkungsgrad0kleiner01 zugeführte0energie0kann0gleichzeitig0aus0verschiedenen0energieformen0kommen energiemix bei antrieben maschinen können zeitgleich ihre leistung aus verschiedenen energieformen beziehen. hybrid-autos (antrieb mit elektromotor und verbrennungsmotor) oder heizungen mit ölkessel und sonnenkollektoren sind beispiele für diese kombinationen der mögliche wirkungsgrad dieser maschinen wird durch die konstruktion bestimmt und hängt nicht von der zugeführten energieform ab. man kann aber den energiemix und dadurch die anteile des energieaufwands verändern muskelleistung plus elektroleistung das elektrofahrrad (pedelec) ist ein gutes beispiel für diese ergänzung der zugeführten energieformen in abb sind ein herkömmliches tourenrad und ein pedelec mit ihrer benötigten menschlichen leistung dargestellt. beachte, dass nur die menschliche leistung dargestellt ist für die fahrgeschwindigkeit von 20 km/h benötigen beide insgesamt 100 watt an leistung. das normale tourenrad benötigt dann 100 watt menschliche leistung. das pedelec kann (je nach anwahl des betriebsprogramms) z. b. 50 watt aus dem elektroantrieb beziehen. der fahrer muss dann nur noch 50 watt durch muskelleistung aufbringen der gesamtenergiebedarf bleibt dabei gleich und der wirkungsgrad unverändert a) der fahrer eines normalen tourenrads will sich mit 15 km/h fortbewegen. bestimme die benötigte menschliche leistung in watt aus abb . benutze ein lineal b) bestimme, mit welcher leistung der elektroantrieb eines pedelecs den fahrer bei einer geschwindigkeit von 15 km/h unterstützt begründe, warum der wirkungsgrad nie 1 oder 100 % oder größer sein kann menschliche leistung beim fahrradfahren mit und ohne zusätzlichen elektroantrieb pedelecs unterstützen das fahren geschwindigkeit in km/h menschliche leistung in watt watt unterschied normales tourenrad ohne elektro-unterstützung pedelec mit je elektroleistung und menschlicher leistung maschinen und mobilität

ende des 19. jahrhunderts entwickelte nicolaus otto 1832 – 1891) ei nen nach ihm benannten verbrennungs mo tor: in ottomotoren verbrennt in einem zylinder ein kraftstoff-luft-gemisch, bei spiels weise ein benzin-luft-gemisch, explosionsartig kraftstoff-luft-gemisch das kraftstoff-luft-gemisch wird außerhalb des ottomotors gebildet, z. b. in einem vergaser . der kraftstoff wird möglichst fein zerstäubt und gleichmäßig mit der ansaugluft vermischt. um im zylinder eine möglichst vollständige verbrennung des gemischs zu erreichen, muss das mischungsverhältnis den betriebsbedingungen des motors angepasst werden . dies trägt auch zur minderung des schadstoffausstoßes bei wirkungsweise eines viertakt-ottomotors ein viertakt-ottomotor arbeitet in vier funktionsschritten, den sogenannten takten . dabei bewegt sich ein kolben in einem zylinder eine definierte strecke auf und ab, woraus sich der hubraum des zylinders ergibt. die wirkungsweise ist in abb dargestellt verbrennungsmotoren ottomotor mit vergaser motorblock eines formel-1-rennwagens vergaser luft zündfunke kraftstoff-luft-gemisch generator dynamo unterbrecherkontakt kraftstoff mischungsverhältnis kg luft kg kraftstoff gemisch zu mager nicht zündfähig 14,7 14,3 mageres gemisch teillastbereich theoretisch richtiges gemisch höchstleistung leerlaufbereich zu fettes gemisch kaltstartbereich gemischbildung beim ottomotor

verbrennungsmotoren0verbrennen0ein0kraftstoff-luft-gemisch0in0zylindern viertakt-ottomotoren0arbeiten0in040takten:0ansaugtakt0–0verdichtungstakt0–00 arbeitstakt0–0ausstoßtakt dieselmotoren um 1897 entwickelte rudolf diesel 1858 – 1913) den dieselmotor . dieselmotoren benötigen keine zündkerzen. der kolben verdichtet kein kraftstoff-luft-gemisch sondern nur luft. die verdichtung ist aber so hoch, dass der druck stark zunimmt und die temperatur auf über 700 c steigt kurz bevor der kolben seinen obersten punkt (den oberen totpunkt) erreicht, wird die selöl als kraftstoff eingespritzt. der kraftstoff entzündet sich dabei von selbst der antrieb ein komplexes system damit der motor das fahrzeug antreiben kann und „die kraft auf die straße bringt wird noch ein getriebe benötigt: das getriebe überträgt die kraft aus der bewegung der kolben und der kurbelwelle auf die räder ansaugtakt der kolben bewegt sich nach unten und erzeugt im zylinder einen unterdruck. dadurch strömt das kraftstoff-luft-gemisch durch das geöffnete einlassventil in den zylinder ein verdichtungstakt ein- und auslassventil sind geschlossen. der sich nach oben bewegende kolben verdichtet das kraftstoff-luftgemisch. dabei erhöhen sich im zylinder temperatur und druck sehr stark arbeitstakt ein zündfunken an der zündkerze entzündet das verdichtete gemisch, kurz bevor der kolben seinen obersten punkt (den oberen totpunkt) im zy lin der erreicht. das gemisch verbrennt explosionsartig die verbrennungsgase erhöhen den druck im zylinder. der kolben wird zu seinem untersten punkt den unteren totpunkt) heruntergedrückt. er gibt seine bewegungsenergie über die pleuelstange an die kurbelwelle weiter ausstoßtakt die verbrennungsgase strömen über das geöffnete auslassventil durch das abgasrohr ins freie. durch den schwung bewegt sich der kolben wieder nach oben zylinder zylinder zylinder zylinder kolben einlassventil kolben schwungmassen pleuelstange kurbelwelle auslassventil auslassventil einlassventil abgasrohr ansaugrohr zylinder zylinderylinder zylinder zylinderzylinder kolben einlassventil kolben schwungmassen pleuelstange kurbelwelle auslassventil auslassventil einlassventil abgasrohr ansaugrohr zylinder zylinder zylinder zylinder kolben einlassventil kolben schwungmassen pleuelstange kurbelwelle auslassventil auslassventil einlassventil abgasrohr ansaugrohr zylinder zylinder kolben einlassventil kolben schwungmassen pleuelstange kurbelwelle auslassventil auslassventil einlassventil abgasrohr ansaugrohr wirkungsweise eines viertakt-ottomotors nenne die takte eines viertakt-ottomotors und erläutere kurz die abläufe bei jedem takt begründe, warum ein dieselmotor keine zündkerzen braucht diskutiert, wie sich die einstellung des mischungsverhältnisses auf die lebensdauer des motors auswirkt recherchiere, wie ein zweitakt-ottomotor aufgebaut ist und wie er funktioniert. recherchiere vorteile und nachteile gegenüber einem viertakt-ottomotor. fertige eine computer-präsentation an und stelle sie deiner klasse vor maschinen und mobilität

seit der erfindung der verbrennungsmotoren vor über 100 jahren ist der globale energiebedarf sehr stark angestiegen. die weltweiten energievorräte, vor allem an erdöl, sind jedoch begrenzt. zusätzlich wird die umweltbelastung durch abgase zunehmend problematisch. deshalb denkt man zunehmend über den einsatz alter nativer antriebe für fahrzeuge nach der elektromotor elektromotoren werden schon lange als alternative antriebsmöglichkeit anstelle von verbrennungsmotoren in ortsgebundenen maschinen eingesetzt, z. b. in snackautomaten und kopierern elektromotoren wandeln elektrische energie in bewegungsenergie um. dabei entstehen keine abgase elektromotoren bestehen im wesentlichen aus drei bestandteilen : der stator ist der feststehende teil und besteht aus ei nem dauermagneten oder alternativ einem elektromagneten. der rotor ist eine drehbar gelagerte spule mit eisenkern. der kommutator stellt über schleifkontakte die verbindung des rotors mit einer elektrischen spannungsquelle her. legt man eine elektrische spannung an, dreht sich der rotor und damit die rotorachse elektromotoren erreichen hohe drehzahlen ein getriebe reduziert die drehzahl und erhöht dabei die kraft ( s. 102/103 energiequellen für elektroantriebe die notwendige elektrische energie für den elektroantrieb ist in akkumulatoren kurz akkus) gespeichert um mit elektroantrieben vergleichbare reichweiten zu fahrzeugen mit verbrennungsmotoren zu erreichen, benötigt man sehr große akkukapazitäten. dies scheiterte bisher oft am enormen gewicht, dem platzbedarf und der sicherheit der akkus um dieses problem zu vermeiden, setzen manche fahrzeughersteller auf den einsatz von brennstoffzellen . in den brennstoffzellen reagiert sauerstoff aus der luft mit in speziellen tanks mitgeführtem wasserstoff. dabei entsteht elektrischer strom. als ab fallprodukt entsteht nur wasser alternative antriebe für fahrzeuge stator rotor kommutator stromzuführung durch schleifkontakte stator geöffneter elektromotor aufbau eines elektromotors

elektromotoren0sind0eine0alternative0oder0eine0mögliche0ergänzung0zu0verbrennungsmotoren elektromotoren0wandeln0abgasfrei0elektrische0energie0in0bewegungsenergie0um hybridantrieb in fahrzeugen werden zunehmend verbrennungsmotor und elektromotor kombiniert. solche fahrzeuge bezeichnet man als hybrid fahrzeuge . dadurch kann die reichweite gegenüber einem reinen elektroauto erhöht werden und zugleich der kraftstoffverbrauch und abgas-ausstoß gegenüber einem reinen verbrennungsmotor-auto gesenkt werden a) nenne die wichtigsten bestandteile des elektromotors b) beschreibe, wie ein elektromotor funktioniert martina sagt: „die technik von brennstoffzellen-autos ist noch nicht ausgereift. also lohnt es sich noch nicht, so ein fahrzeug zu kaufen nimm stellung zu ihrer aussage vergleicht und bewertet den wirkungsgrad von elektromotor und verbrennungsmotor. benutzt dazu s. 110/111 recherchiert und bewertet den co -ausstoß verschiedener fahrzeuge (mit verbrennungsmotor, mit reinem elektroantrieb mit hybridantrieb). erstellt eine computerpräsentation aus euren ergebnissen akkus elektromotor akkus für den elektroantrieb im fahrzeugboden ladestation für elektroautos hybridfahrzeug maschinen und mobilität

um 1900 ging es auf den straßen vergleichsweise ruhig und gemächlich zu. im laufe der zeit hat sich dies stark verändert die mobilität von menschen und gütern hat sich stark gesteigert weiterentwicklung der verkehrsmittel das straßenbild vor rund 100 jahren war geprägt von fußgängern, pferdegespannen und wenigen ersten pkws und lkws mit verbrennungsmotoren heutzutage prägen große mengen von pkws und lkws das straßenbild . zusätzlich transportieren heute moderne bahnen große menschenmassen von einem ort zum anderen, zum beispiel zur täglichen arbeit in die großstädte. die heutigen verkehrsmittel verfügen über stärkere motoren, sind schneller und können mehr menschen und güter transportieren. diese entwicklung hat die heute deutlich gestiegene mobilität erst möglich gemacht mobilität heute und in zukunft heutige mobilität beschreibt den unterschied zwischen abb und a) nenne bereiche unserer gesellschaft, auf die sich die gesteigerte mobilität auswirkt b) erläutere ein beispiel zu einem bereich deiner wahl mittlerweile ist es technisch möglich, selbstfahrende autos einzusetzen. dies könnte weitreichende auswirkungen auf die gesellschaft haben a) beschreibe die auswirkungen auf den beruf des chauffeurs b) beschreibe, wozu man die gewonnene zeit nutzen könnte bewerte dies c) mehmet sagt: „wenn es die ersten selbstfahrenden autos gibt warte ich erstmal ab, wie gut diese neue technik funktioniert

mit0der0weiterentwicklung0der0verkehrsmittel0steigerte0sich0die0mobilität0deutlich die0gesteigerte0mobilität0hat0mehrfache0auswirkungen,0zum0beispiel0auf0warenströme,0das0 freizeitverhalten0der0menschen0und0auf0die0verkehrssituation0im0zentrum0von0großstädten mobilität und weltweite warenströme vor rund 100 jahren wurden wirtschaftsgüter und nahrungsmittel noch in der region produziert und auf den heimischen märkten angeboten heutzutage werden waren und nahrungsmittel aller art weltweit produziert und in kürzester zeit an jeden ort unserer erde transportiert fleisch, obst und gemüse sowie andere nahrungsmittel kommen nicht mehr nur aus der region, sondern werden aus ganz europa und teilweise aus der ganzen welt zu uns transportiert mobilität urlaub und freizeit früher machten die leute urlaub in der region, zum beispiel im schwarzwald heutzutage reisen sie für den urlaub in die gesamte welt. moderne verkehrsmittel ermöglichen dies die heutige mobilität wirkt sich nicht nur auf unser urlaubsverhalten, sondern auf unser gesamtes freizeitverhalten aus: mit dem zug zum konzert nach berlin, mit dem auto über das wochenende in die alpen zum skifahren und mit dem flugzeug zum endspiel der fußball-weltmeisterschaft kurz auf einen anderen kontinent – all dies wird möglich mit modernen verkehrsmitteln folgen der mobilität und verkehrskonzepte die meisten menschen müssen heutzutage täglich zur arbeit in die großstädte und ballungsräume hineinfahren. durch den individualverkehr mit dem eigenen auto kommt es dabei zunehmend zum verkehrskollaps. lange staus sind die folge öffentliche verkehrsmittel sind eine möglich keit, die gleiche anzahl an menschen in weniger fahrzeugen gezielt in die ballungsräume zu lenken es gibt mittlerweile auch verkehrskonzepte für ballungsräume, die die öffentlichen verkehrsmittel mit dem privaten auto verknüpfen: so kann man mit dem eigenen auto bis zum stadtrand fahren, dort kostenfrei parken und schnell verbunden mit der s-bahn ins stadtzentrum weiter fahren zusätzlich führen carsharing-möglichkeiten zu einer verringerung der fahrzeug-anzahl im zentrum der großstädte städtische mobilität um 1900 jenni erwidert: „mit software-updates können mängel ganz schnell behoben werden nehmt stellung zu ihren aussagen diskutiert vorteile und nachteile von carsharing a) bewertet die möglichkeiten, die sich aus mobilitäts-apps ergeben b) entwickelt daraus eine idee für ein verkehrskonzept der zukunft diskutiert in gruppen anhand von bild 1, wie ein optimaler verkehrsfluss in einem ballungszentrum aussehen könnte. präsentiert euer ergebnis plant den besuch eines automuseums in stuttgart maschinen und mobilität

bereits vor 100 jahren hat man angefangen sich zu überlegen, wie man fahrzeuge sicherer bauen kann. heutzutage sind moderne fahrzeuge mit zahlreichen sicherheitssystemen ausgestattet. hier siehst du eine auswahl der wichtigsten mechanischen sicherheitssysteme sicherheitssysteme in fahrzeugen airbags airbags sind luftsäcke, die sich bei einem aufprall in sekundenbruchteilen aufblasen sie sollen verhindern, dass die fahrzeuginsassen gegen das armaturenbrett oder den lenker geschleudert werden und sich dabei verletzen sicherheitsfahrgastzelle der bereich des fahrzeugs, in dem sich die insassen befinden, muss besonders stabil gebaut sein. deshalb sind fahrzeuge heutzutage mit einer steifen fahrgastzelle ausgestattet. sie soll sich bei einem unfall möglichst wenig verformen und so die insassen schützen knautschzonen bestimmte bereiche im front- und heckbereich eines fahrzeugs sind so aufgebaut, dass sie bei einem aufprall eingedrückt werden. das eindrücken ist ausdrücklich erwünscht, denn dabei werden einwirkende kräfte in verformung umgewandelt. in bereichen, in denen sich keine insassen befinden, ist dies günstig mit crash-tests überprüfen ingenieure die wirksamkeit der knautschzonen modernes auto auto um 1950

bei0einem0unfall0verringern0mechanische0sicherheitssysteme0die0verletzungsgefahr0für0die0 fahrzeuginsassen.0 kopfstütze bei einem aufprall schnellt der kopf zunächst nach vorne, anschließend wird er wieder nach hinten geschleudert. eine richtig eingestellte kopfstütze verringert die einwirkenden kräfte auf die halswirbelsäule sicherheitsgurt ein sicherheitsgurt hält einen fahrzeuginsassen auf dem sitz fest und verhindert dass dieser bei einem aufprall nach vorne geschleudert wird beschreibe den unterschied zwischen der sicherheitsfahrgastzelle und den knautschzonen beim textabschnitt „sicherheitsgurt“ siehst du die detailansicht eines dreipunktgurts beschreibe seine funktionsweise anhand der detailansicht früher hat man autos ohne knautschzonen gebaut. bei crashs blieb dann z. b. die motorhaube steif (unverformt), aber die türen waren so verzogen, dass sie nicht mehr zu öffnen waren. begründe warum man heutzutage autos anders baut maschinen und mobilität

werkstatt mechanische funktionsmodelle bauen maschinen verrichten arbeit, indem sie normalerweise eine drehbewegung in eine bewegung umwandeln, die dem verwendungszweck entspricht. die prinzipiel le technische lösung ist oft einfach. hohen konstruktiven aufwand erfordert aber meist der bau einer benutzbaren maschine mechanisches rührgerät das mechanische rührgerät ist im prinzip eine einfache konstruktion. es gibt nur die kurbel und eine umlenkung der bewegung um 90° für die drehrichtung der rührspindeln. damit das gerät funktioniert, mussten konstrukteure vorher einige technische probleme lösen anforderungen an die konstruktion das handrührgerät wird mit einer kurbel betrieben das gerät muss gut in der hand liegen das drehen der kurbel ist langsam, aber die schneebesen müssen sich schnell drehen die drehebene der kurbel ist senkrecht die schneebesen drehen sich waagerecht. das ist eine umlenkung der drehrichtung um 90° funktionsmodell das rührgerät ist in abb mit einem technischen baukasten als funktionsmodell nachgebaut. natürlich kann man dafür auch andere materialien (z. b. halbzeuge aus metall oder kunststoff) verwenden. beim nachbau muss aber berücksichtigt werden dass alle betriebsanforderungen an das gerät erfüllt werden scheibenwischer ein scheibenwischersystem wird an der fahrzeugkarosserie befestigt. im funktionsmodell benötigt man daher einen tragrahmen (gestell), der die befestigungsmöglichkeiten liefert. die funktionsmodelle von wischersystemen lassen sich mit verschiedenen werkstoffen gut bauen mechanisches rührgerät funktionsmodell eines rührgeräts beschreibe den unterschied zwischen abb und baue schritt für schritt das funktionsmodell eines rührgeräts a) verschaffe dir einen überblick über deinen materialbestand und gib an, mit welchen materialien oder halbzeugen du arbeiten wirst b) überprüfe, mit welcher getriebeform die drehkräfte sinnvoll übertragen werden c) baue das funktionsmodell komplett auf d) überprüfe, ob alle betriebsanforderungen in deinem funktionsmodell erfüllt sind. bessere nach, falls nötig

mit0funktionsmodellen0lassen0sich0funktionsweisen0realer0maschinen0nachvollziehen möglichst0einfache0funktionsmodelle0helfen0bei0der0planung0von0maschinen anforderungen an die konstruktion der antrieb erfolgt von einer stelle es sollte eine möglichst große fläche überstrichen werden es sollen mindestens zwei wischerblätter betrieben werden die wischbewegung muss langsam und gleichmäßig sein als maschinenelemente werden besonders viele hebel und drehgelenke eingesetzt die genauen längen sowie lager- und drehpunkte kann man mit einem pappstreifenmodell wie in abb vorher im experiment genau ermitteln funktionsmodell eines scheibenwischers aus aluminiumprofilen funktionsmodell mit gegenläufigen wischerblättern und antriebsmotor experimentieraufbau für eine pappstreifenmechanik maschinenelemente im funktionsmodell eines scheiben wischers mit parallelen schwingen gestell kurbel schwinge koppel baue schritt für schritt das funktionsmodell eines scheibenwischersystems a) wähle ein baumaterial und konstruiere ein gestell, das die mechanik der scheibenwischer tragen kann b) ermittle in einem experiment mit pappstreifen , welche hebelanordnung die größte wischfläche bestreicht c) baue das funktionsmodell der wischerblätter komplett auf d) ergänze zum antrieb der wischerblätter einen elektromotor mit geeignetem getriebe maschinen und mobilität

werkstatt seifenblasenmaschine fertigen mit dem mund seifenblasen zu pusten kann anstrengend sein. baue dir deine eigene automatische seifenblasenmaschine materialbedarf für den bau deiner seifenblasenmaschine benötigst du diese materialien (maße in mm 1 holzbrett (a), 70 x 140 x 6 1 holzbrett (b), 120 x 140 x 19 1 rechteckleiste (c), 180 x 10 x 5 1 schnurlaufrad (d), ø 60 1 holzrad mit rille (e), ø 60 1 motor re 260 mit motorsockel 1 luftschraube, 3-blatt, ø 112 1 zylinderkopfschraube (f), m 4 x 70 3 zylinderkopfschrauben (g), m 4 x 50 6 muttern (h), m 4 6 messinghülsen (i), 7 x ø 5 x 0,5 6 gummi-distanzringe (j) zum klemmen auf schrauben m 4 3 spanplattenschrauben, 3 x 16 1 musterklammer 2 büroklammern 3 gummiringe klingeldraht, isoliert, ca. 0,5 m lang 1 fläschchen seifenblasenlösung mit pustering 1 kleiner plastikbecher die fertigung breche bei beiden holzbrettern (a) und b) die kanten und fertige alle bohrungen nach abb an stecke jeweils eine messinghülse (i) von vorne und hinten in die bohrungen in brett (b brett (a) dient als sockel: verschraube brett (a) mit zwei schrauben mit brett (b bohre in das holzrad (e) 10 mm vom rand weg ein loch (ø 5), stecke eine schraube g) hindurch und sichere sie mit einer mutter (h kontere das rad (e) mit einer schraube g) und zwei muttern (h schraube auf die dritte schraube (g) eine mutter (h) auf, lass dabei ca. 2,5 mm platz zum schraubenkopf. setze das schnurlaufrad (d) auf und kontere mit einer mutter befestige die schraube (f) mit einer mutter (h stecke die beiden räder (d) und (e) mit ihrer schraube durch die vorgesehenen bohrungen und sichere mit je einem gummi-distanzring (j verschraube den motorsockel an brett (b setze den motor ein, löte die kabel jeweils am motor und einer büroklammer an und schiebe die luftschraube auf maschinen fertigen und konstruieren seifenblasenmaschine seifenblasenmaschine: ansicht von oben

maschinen0können0weiterentwickelt0werden.0so0können0zum0beispiel0manuelle0vorgänge0 automatisiert0werden justiere die leiste (c) mit je einer messinghülse und je zwei gummi-distanzringen (j) auf schraube (f) sowie schraube g) am holzrad befestige den pustering mit einer musterklammer an leiste (c hänge die gummiringe ein, stelle den kleinen plastikbecher mit seifenblasenlauge unter und schließe den motor an eine batterie (z. b. 4,5 v) an automatische kugelbahn konstruieren bei einer automatischen kugelbahn wird die kugel am ende der bahn automatisch wieder zum anfang befördert. dies kann z. b. durch einen „kugelaufzug“ oder ein magnetisches förderband geschehen der antrieb für die kugelbeförderung könnte manuell bewerkstelligt werden mithilfe einer kurbel oder auch elektrisch mit einem motor vorüberlegungen überlegt, welche materialien und halbzeuge (z. b. rohre, kugeln, winkel, rundstäbe holzleisten, zahnräder) ihr gut verwenden könnt, und findet bei bedarf geeignete alternativen dazu. falls verfügbar, könnt ihr auch ein baukastensystem verwenden stellt kriterien auf, nach welchen das fertige produkt später bewertet werden soll wichtig ist zum beispiel immer ein stabiler stand der kugelbahn konstruktion und fertigung überlegt, wie die kugel automatisch nach oben befördert werden soll. denkt auch über den einsatz geeigneter getriebe nach erstellt eine konstruktionsmappe: diese enthält eine skizze, eine stückliste und einen arbeitsplan. fertigt eure kugelbahn an funktionsprüfung und bewertung prüft, ob eure kugelbahn so funktioniert wie ihr euch das vorgestellt habt. überlegt ob noch etwas verbessert werden kann oder verändert werden muss. notiert eure erkenntnisse in der konstruk tionsmappe bewertet eure produkte gegenseitig nach den von euch aufgestellten kriterien technische zeichnungen zur seifenblasenmaschine kugelbahn maschinen und mobilität

werkstatt ein wechselgetriebe bauen in vielen maschinen, in denen motoren ver wendet werden, benötigt das werkzeug abtrieb) wechselnde drehzahlen. der motor (antrieb) stellt aber oft nur eine feste drehzahl bereit. somit muss ein getriebe die umdrehungen oder die kraft des motors nach bedarf wandeln können ein wechselgetriebe (schaltgetriebe) kann diese aufgabe erfüllen wechselgetriebe mit zahnrädern im prinzip besteht ein wechselgetriebe aus zwei wellen mit jeweils einem zahnradpaar mit unterschiedlichem durchmesser. ein paar ist mit seiner welle fest verbunden das andere paar ist auf der welle oder mit seiner welle verschiebbar. so kann durch das wechselnde ineinandergreifen der räder das übersetzungsverhältnis der zahnräder verändert werden. das schalten des getriebes kann bei dieser konstruktion nur im stillstand des motors erfolgen antrieb – übertragung – abtrieb bei einer bohrmaschine mit zwei gängen wechselgetriebe gang übersetzung ins langsame abtrieb antrieb gang übersetzung ins schnelle abtrieb antrieb modell eines wechselgetriebes mit rückwärtsgang kraftweiterleitung in einem zweistufigen wechselgetriebe erläutere mithilfe von abb und , welche stellung der beweglichen rädergruppe für eine übersetzung ins schnelle sorgt abb zeigt das prinzip des wechselgetriebes in der bohrmaschine. nenne die möglichen schaltzustände und berechne die übersetzungsverhältnisse baue das modell eines funktionsfähigen zweistufigen wechselgetriebes b) erweitert die konstruktion um einen rückwärtsgang (abb

maschinen0mit0wechselndem0kraftbedarf0benötigen0wechselgetriebe auch0zugmittelgetriebe0können0wechselgetriebe0sein wechselgetriebe mit zugmittel kette wechselgetriebe sind auch bei fahrrädern üblich. es werden eingekapselte getriebe nabenschaltung – ähnlich dem wechselgetriebe aus der bohrmaschine) oder offene zugmittelgetriebe (kettenschaltung) verwendet. auch kettenschaltungen wechseln die zahnradpaare. daher sind hier wechselgetriebe mit vielen gängen möglich. bei dieser art der schaltung wird die kette mit einem hebel auf ein anderes zahnradpaar umgelenkt. gleichzeitig dient dieser hebel zum straffen der kette. er regelt die kettenspannung man findet heute oft fahrräder mit 3 zahnrädern am antriebsrad (tretkurbel) und 7 zahnrädern am abtriebsrad. daraus ergeben sich 21 verschiedene schaltmöglichkeiten zahnräder und kettenlage beim kleinsten (links) und größten (rechts) gang einer kettenschaltung beispiel für zahnradgruppen (ritzel) einer 21-gang-kettenschaltung gruppe/ gang zähne an kurbel zähne am hinterrad 1/1 1/2 1/3 1/4 1/5 1/6 1/7 2. gruppe 2/1 – 2/7 wie oben 28 – 11 3. gruppe 3/1 – 3/7 wie oben 28 – 11 a) berechnet mit den daten der tabelle für jede einzelne kombination das übersetzungsverhältnis b) ordnet die reihenfolge der schaltkombinationen so, dass die übersetzungssprünge der einzelnen gänge möglichst gering sind entwickle mit einem technischen baukasten das modell einer zweistufigen kettenschaltung achte besonders auf das problem der kettenspannung maschinen und mobilität

aufgaben maschinen und mobilität rotorachse getriebe generator windrichtungsnachführung turm netzanschluss fundament rotorblatt rotornabe mit blattverstellung wind regelungsanlage rotorbremse der wind setzt die flügel in gang flügelwelle kammrad zahnräder aus holz kronrad wellenkopf der sackaufzug wird durch die kraft der mühle in bewegung gesetzt die königsspindel überträgt die kraft nach unten spindelrad mahlsteine windgenerator im schnitt holländerwindmühle im schnitt kraftübertragung vom mühlenflügel zum mahlstein die alte holländerwindmühle und der moderne windgenerator sind beide große maschinen. beschreibe gemeinsamkeiten, indem du das eva-prinzip in diesen beiden maschinen beschreibst baugruppen in diesen maschinen zuordnest möglichst viele maschinenelemente erkennst und benennst die anordnungen der zahnräder in abb und sehen sehr ähnlich aus. eine anordnung ist allerdings fehlerhaft a) nenne die fehlerhafte abb. und beschreibe den fehler b) erkläre die funktion der fehlerfreien anordnung baue mit einem technischen baukasten abb nach und berechne das übersetzungsverhältnis am abtrieb (hier der mahlstein funktionsfähig oder fehlerhaft funktionsfähig oder fehlerhaft

ein fahrrad hat viele einzelne maschinenelemente. erstelle in einer tabelle eine zuordnung der maschinenelemente zu den baugruppen ein modernes auto mit hybridantrieb kombination aus elektromotor und verbrennungsmotor) hat einen wirkungsgrad von rund 37 %. vergleiche diesen wert mit dem wirkunsgrad eines autos, das nur mit einem verbrennungsmotor angetrieben wird ( s. 110/111). bewerte dein ergebnis auch in hinblick auf den co -ausstoß hybridfahrzeug maschinen und mobilität eva-prinzip eingabe verarbeitung ausgabe baugruppen gehäuseteil übertragungsteil steuerteil abtriebsteil antriebsteil schutzund sicherheitsteil ins langsame ins schnelle gleichförmig drehrichtungsänderung im winkel weitergeleitet wandeln kraft drehbewegung gleichbleibend verstärkend vermindernd maschinenelemente achsen wellen lager räder stangen hebel kurbel reibräder zahnräder riemenräder kettenräder wirkungsgrad ungenutzte energie genutzte energie wärme licht bewegung systembetrieb die wichtigsten themen des kapitels im überblick musterlösungen auf den seiten 289 – 291 maschinen und mobilität

u1.1  avenue images gmbh (fuse), hamburg u1.2  avenue images gmbh (tetra images/antonip  m. rosario), hamburg  plainpicture gmbh  caiaimages/robert daly), hamburg  getty images  dan rothfeld/moment open), münchen  getty  images (cultura exclusive), münchen  plainpicture  gmbh (cultura/monty rakusen), hamburg  plainpicture gmbh (erickson/jim erickson),  hamburg  plainpicture gmbh (image source),  hamburg 96.1  plainpicture gmbh (oscar), hamburg 96.1  getty images (gregor schuster/photographer’s  choice), münchen 96.2  getty images (anna bizon/ gallo images roots), münchen 96.2  plainpicture  gmbh (rui camilo), hamburg 96.3  plainpicture  gmbh (bildhuset), hamburg 102.1;102.2;102.3;102.4 102.5;102.6  klett-archiv (diethart block), stuttgart 103.1;103.2;103.3;103.4  klett-archiv (diethart  block), stuttgart 104.1;104.2  klett-archiv (diethart  block), stuttgart 105.3  klett-archiv (diethart block),  stuttgart 106.1;106.2;106.3;106.4;106.5;106.6  klettarchiv (diethart block), stuttgart 108.1  volkswagen  ag, wolfsburg 111.4  mauritius images (westend61/ daniel simon), mittenwald 112.1  imago, berlin 114.1  klett-archiv (fabian h. silberzahn), stuttgart 115.3  istockphoto (code6d), calgary, alberta 115.3  shutterstock.com (teddy leung), new york,  ny 117.3  istockphoto (chictype), calgary, alberta 120.1;120.2  klett-archiv (diethart block), stuttgart 121.3;121.6  klett-archiv (diethart block), stuttgart 121.4  klett-archiv, stuttgart 122.1;122.2  sascha renner,  bönnigheim 123.4  fischer gmbh & co. kg, waldachtal 124.1;124.3  klett-archiv (diethart block), stuttgart 125.4a;125.4b  klett-archiv (diethart block), stuttgart 126.4;126.5  klett-archiv (diethart block), stuttgart 127.6  volkswagen ag (volkswagen ag), wolfsburg sollteesineinemeinzelfallnichtgelungensein,den korrektenrechteinhaberausfindigzumachen,so werdenberechtigteansprücheselbstverständlichim rahmenderüblichenregelungenabgegolten bildnachweis

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prisma technik 7– differenzierende ausgabe prisma bietet zu jedem thema aufgaben und materialien zur differenzierung baut schritt für schritt kompetenzen und wissen auf macht lerninhalte durch infografiken anschaulich für alle unterstützt das üben wiederholen und sichern des gelernten hat eine ganz klare struktur prisma technik baden-württemberg