Das beste Gummibandauto

Gummibänder sind eine bequeme und effektive Möglichkeit, Energieumwandlung zu lehren, und dieses Gummibandauto macht diese Lektion zu einem Knaller!

Eine schnelle Google-Suche nach "Gummiband-Auto-Projekt" liefert Zehntausende von Ergebnissen. Warum also das Gummiband-Rad neu erfinden? Die besten Ergebnisse zeigen Autos mit kleinen Rädern ohne Traktion oder CD-Räder, die sich nur schwer an einer Achse befestigen lassen. Beide sind nicht ideal für projektbasiertes Lernen.

Einer der Schlüssel zu einem erfolgreichen Gummibandauto sind große Räder mit gummiartigem Griff, die nicht auf der Achse verrutschen. Mit dieser Funktion können Sie das Auto so gestalten, dass es schnell eine kurze Strecke sprintet oder eine lange Strecke zurücklegt. Lesen Sie nach dem letzten Projektschritt weiter, um zu erfahren, wie Sie das Design des Autos ändern können, um die einzelnen Zieltypen zu erreichen, und lesen Sie die zugehörigen Unterrichtsmaterialien.

Dieses Projekt wird für die 4. Klasse und höher empfohlen. Kleinere Gruppen jüngerer Schüler können dieses Auto jedoch mit zusätzlicher Hilfe bauen.

Den Stundenplan, das 1-seitige Projektblatt und weitere Projektideen finden Sie unter STEM-Inventions.com

Schritt 1: Werkzeuge und Materialien

Werkzeuge

  • Heißklebepistole und Klebestifte
  • Schere

Materialien

  • (14) Bastelstöcke
  • (6) Würfel herstellen
  • Großer Kunststoffradsatz (Räder, Dübel, Gummibänder)
  • (1) Plastikstroh
  • Abdeckband
  • (1) 4 "Kabelbinder
  • (1) 1 / 8x7 "# 117b Gummiband
  • Optional: Kleine Kunststoffräder und 1/8 "Dübel
  • Optional: Schwere Materialien wie Metallscheiben

Schritt 2: Erstellen Sie den Rahmen

Erstellen Sie einen Rahmen mit 2 Bastelstöcken (siehe Abbildung 1).

Kleben Sie die Bastelwürfel wie abgebildet auf und wiederholen Sie das gleiche Rahmenmuster oben (Bild 2). Diese Cube-and-Stick-Struktur verhindert, dass sich der Rahmen verbiegt.

Wichtig : Beachten Sie, dass die Würfel auf der rechten Seite von Bild 2 nicht bis zum Ende der Bastelstäbe geklebt sind. Zwischen dem Würfel und dem Ende der Sticks muss ein Abstand von ca. 30 cm bestehen. Dies ist ein wichtiger Teil des Rahmens, der für den nächsten Schritt erforderlich ist.

Es ist auch wichtig zu vermeiden, über diese Lücke zu kleben. Klicken Sie auf Bild 1, um eine Erläuterung zu erhalten.

Schritt 3: Machen Sie die Antriebsräder

Der nächste Schritt besteht darin, die Gummibänder an den Rädern zu befestigen, um die Traktion zu erhöhen. Ohne die Gummibänder drehen sich die Räder und verschwenden Energie, bevor das Auto seine Trägheit überwindet und sich in Bewegung setzt.

Das Hinzufügen der Gummibänder kann schwierig sein. Am besten halten Sie ein Gummiband mit dem Daumen gegen die Radkante und arbeiten es dann vorsichtig mit der anderen Hand auf das Rad (Bild 1). Wiederholen Sie mit allen 4 Rädern. Möglicherweise müssen Sie diesen Schritt für Schüler der 5. Klasse und darunter vorbereiten.

Setzen Sie ein Rad auf einen Dübel und schneiden Sie dann zwei etwa 0, 5 Zoll lange Strohstücke ab. Setzen Sie die Strohstücke auf den Dübel und setzen Sie ein weiteres Rad auf (Bild 2).

Wichtig: Die Räder müssen fest sitzen. Wenn die Dübel lose passen, wickeln Sie eine Schicht Klebeband um das Ende des Dübels, bevor Sie es in das Rad einsetzen (Bild 3).

Schritt 4: Befestigen Sie die Antriebsräder

Verwenden Sie reichlich Heißkleber, um die Strohstücke am Rahmen zu befestigen. Stellen Sie sicher, dass Sie die Strohhalme auf die Lücke kleben, die bei der Herstellung des Rahmens entstanden ist (Bild 1 und 2). Diese Platzierung stellt sicher, dass die Antriebsräder beim Aufwickeln des Fahrzeugs gegen die Kante des Rahmens gezogen werden. Wenn die Antriebsräder an einer anderen Stelle des Rahmens geklebt oder abgeklebt werden, wird sie durch die Kraft des aufgewickelten Gummibands abgerissen.

Schritt 5: Erstellen Sie die Leerlaufräder

Erstellen Sie wie im letzten Schritt einen Radsatz, verwenden Sie diesmal jedoch ein 11 cm langes Stück Stroh. Diese Räder können auf die andere Seite des Rahmens geklebt werden, da kein Gummiband daran zieht (Bild) 1).

Der Zweck dieser Räder besteht darin, die Reibung (gegenüber dem am Boden schleppenden Rahmen) zu verringern und etwas Gewicht hinzuzufügen, um den Impuls zu erhöhen. Diese Räder können auch verbessern, wie gerade das Auto rollt. Wenn 4 Räder mit Gummibändern den Boden berühren, kann das Auto nicht zur Seite drehen.

Wichtig: Die vier Räder müssen ausgerichtet sein. Mit anderen Worten müssen die Dübel parallel zueinander sein. Andernfalls wird das Auto zur Seite drehen.

Schritt 6: Befestigen Sie das Gummiband

Binden Sie ein Gummiband mit einem Kupplungsknoten in der Nähe der Leerlaufräder um den Rahmen (Bild 1). Achten Sie darauf, dass Sie es nicht um den Strohhalm binden, da es sonst den Leerlaufdübel einklemmt und das Drehen der Räder verhindert.

Binden Sie einen Kabelbinder an den Antriebsraddübel. Ziehen Sie es so fest wie möglich und schneiden Sie den Überschuss ab (Bild 2). Hier wird das Gummiband an den Antriebsrädern befestigt. Wenn der Kabelbinder im nächsten Schritt abrutscht, tragen Sie eine kleine Menge Heißkleber auf.

Schritt 7: Wickeln Sie es auf!

Befestigen Sie das Gummiband am Antriebsraddübel (Bild 1).

Wickeln Sie das Gummiband um den Dübel (Bild 2). Ich empfehle, die Antriebsräder mit dem Zeigefinger schnell im Kreis zu drehen, bis das Gummiband viele Male um die Antriebsachse gewickelt ist (Bild 3).

Schritt 8: Geschwindigkeit oder Distanz anstreben?

Das grundlegende Autodesign funktioniert gut und kann die Schüler dennoch über Impuls, Energieumwandlung und Trägheit unterrichten. Wenn Sie das Auto jedoch auf Geschwindigkeit oder Entfernung spezialisieren möchten, lesen Sie weiter:

Entwerfen für Geschwindigkeit

  • Das Auto braucht wegen der Trägheit Zeit, um die Höchstgeschwindigkeit zu erreichen. Trägheit ist die Tendenz eines Objekts, einer Bewegungsänderung zu widerstehen. Mit anderen Worten, es ist, wie viel Energie benötigt wird, um ein Objekt zu bewegen.
  • Schwerere, massereichere Objekte haben mehr Trägheit und benötigen mehr Energie, um sich zu bewegen. In diesem Fall erfordert jedes Übergewicht zusätzliche Energie, um sich zu bewegen, bevor das Auto die Höchstgeschwindigkeit erreichen kann.
  • Um ein schnelles Auto zu bauen, muss es daher so leicht wie möglich sein.
  • Zu diesem Zweck können Sie die Leerlaufräder gegen kleine Räder austauschen (Bild 1) oder mit der Reduzierung einiger im Rahmen verwendeter Materialien experimentieren. Die Antriebsräder müssen groß bleiben; kleine Räder haben zu wenig Trägheit und drehen sich an Ort und Stelle, wenn das Auto losgelassen wird, anstatt den Boden zu ergreifen und das Auto vorwärts zu treiben.
  • Darüber hinaus können Sie mit mehr als 1 Gummiband experimentieren. Mehr Gummibänder erhöhen die Gesamtenergiemenge, die gespeichert und in kinetische Bewegung umgewandelt werden kann, und sie erhöhen die Energiemenge, die im gleichen Zeitraum wie nur ein Gummiband freigesetzt wird. Mit anderen Worten, 2+ Gummibänder können das Auto schneller beschleunigen. Wenn jedoch zu viele vorhanden sind, ist das Drehmoment (Drehkraft) so groß, dass die Räder durchdrehen, bevor sie Traktion erlangen können, oder Sie können sogar den Rahmen zerstören.

Entwerfen für Distanz

  • Der Grund, warum das Auto nicht für immer fährt, ist die Reibung. Reibung ist, wenn zwei Objekte aneinander reiben und langsamer werden, normalerweise durch Umwandlung von kinetischer Energie in Wärme.
  • Das Auto erzeugt Reibung hauptsächlich in Form des Spinndübels, der die Innenseite der Strohhalme reibt.
  • Vorausgesetzt, es gibt keine übermäßige Reibung, wie ein bisschen Heißkleber, der im Stroh steckt, muss das Auto die gespeicherte Energie effektiver nutzen, um weiter zu fahren. Das Hinzufügen von mehr Masse wird dies tun.
  • Warum? Durch Hinzufügen von mehr Masse wird mehr Impuls erzeugt. Dies ist die Tendenz eines Objekts, auf seiner aktuellen Flugbahn weiterzumachen. Zum Beispiel erhöht das Hinzufügen von Unterlegscheiben zu den Antriebsrädern die Gesamtmasse und das Potenzial, einen Impuls zu erzeugen (Bild 2).
  • Das zusätzliche Momentum ist schwerer zu verlangsamen und anzuhalten, so dass die geringe unvermeidbare Reibung das Auto nicht so stark verlangsamt wie zuvor. Daher "trägt" der zusätzliche Schwung das Auto weiter.
  • Wenn es jedoch schwerer ist, dauert das Beschleunigen länger, und da Impuls = Geschwindigkeit x Masse, muss das Auto eine hohe Geschwindigkeit erreichen, um diesen zusätzlichen Impuls zu erzeugen.
  • Um eine höhere Geschwindigkeit zu erreichen, können Sie mehr als 1 Gummiband verwenden (Bild 2). Da die Antriebsräder schwerer sind, wird mehr Traktion erzeugt und es ist weniger wahrscheinlich, dass sie aufgrund des zusätzlichen Drehmoments verrutschen.
  • Wichtig ist, dass die zusätzliche Masse zu den Rädern hinzugefügt werden muss. Wenn es dem Rahmen hinzugefügt wird, erhöht sich die Reibung zwischen den Dübeln und der Innenseite des Strohhalms. Dies liegt daran, dass das Gewicht des Rahmens auf den Dübeln ruht. Durch Hinzufügen von Masse zum Rahmen werden die Dübel schwerer belastet und die Reibung erhöht. Dies führt tatsächlich dazu, dass das Auto schlechter abschneidet als ohne zusätzliches Gewicht.

In beiden Fällen sollten Sie zum Experimentieren und zum Lernen von Beobachtungen anregen, wenn Sie dieses Projekt mit Studenten durchführen. Selbst wenn ihre anfänglichen Ideen nicht so gut funktionieren wie das grundlegende Beispiel, bieten diese Fehler die Möglichkeit, die vorliegenden physikalischen Prinzipien kennenzulernen.

Schritt 9: Stundenplan & Projektblatt

Wenn Sie vorhaben, einer Gruppe von Kindern dieses Projekt beizubringen, laden Sie den beigefügten Stundenplan und das Projektblatt herunter. Wie alle meine Unterrichtspläne enthält es das Projektziel, die Vorbereitung, die Fehlerbehebung und einen vorgeschlagenen Unterrichtsplan. Der Unterrichtsplan ist eine Gliederung und wird als bearbeitbare DOCX-Datei bereitgestellt, die speziell für Ihr Publikum entwickelt werden kann.

Um das Projektblatt herunterzuladen, klicken Sie auf das Bild und dann auf die Download-Schaltfläche in der unteren linken Ecke. Oder klicken Sie mit der rechten Maustaste und öffnen Sie das Bild in einer neuen Registerkarte. Klicken Sie dann mit der rechten Maustaste und speichern Sie das Bild.

Das Projektblatt kann als Lehrmittel für Schüler ab der 5. Klasse verwendet werden. Für die Klassen 4 und darunter empfehle ich, Schritt für Schritt zu zeigen, wie das Auto gebaut wird, und dann das Projektblatt als Erinnerung an die Schritte zu verwenden. Drucken Sie pro 2 Schüler ein Projektblatt aus.

Danke, dass du so weit gelesen hast! Wenn Sie mehr solche wissenschaftlichen und technischen Projekte wünschen, dann schauen Sie sich Made for STEAM an.

Anhänge

  • Gummiband Car.docx herunterladen

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