Wirkungsgrad – am Beispiel Windpumpe

Inhaltsverzeichnis

1. Der Wirkungsgrad, Definition und Berechnung
2. Energie im Wind
3. Windleistung eines Ventilators
4. Rotorleistung eines Windrades
5. Das Drehmoment
6. Bestimmung der Rotorkennlinie
7. Aufbau und Funktion von Wasserpumpen
8. Anleitung zum Pumpenbau
9. Ermittlung des Pumpendrehmoments
10. Das Getriebe als Drehmomentwandler

Inhalte der Fortbildung

Im Zentrum dieser Fortbildung steht eine Unterrichtseinheit für den Unterricht in Klasse 9 oder 10 mit dem Thema „Konstruktion und Bau einer windgetriebenen Wasserpumpe“. Dabei spielen folgende Themen eine zentrale Rolle:

• Einfache technische Experimente zur Windleistungsermittlung
• Wirkungsgrad und Optimierung
• Getriebe und Drehmoment
• Aufbau und Funktion einer Wasserpumpe
• Projektarbeit im Team

Im Rahmen dieser Fortbildung werden technische Experimente durchgeführt, eine Windpumpe gebaut und optimiert. Sie erhalten einen Überblick über die Methodik des gesamten Unterrichtsganges von der Qualifizierung über die Projektphase bis hin zur Leistungsbewertung.

Auswahl aus den prozessbezogenen Kompetenzen

2.1 Erkenntnisgewinnung und Forschen

• (14) naturwissenschaftliche und technische Zusammenhänge mathematisch beschreiben und nutzen

2.2 Entwicklung und Konstruktion

• (3) die Lösung eines Problems durch Auswählen, Anpassen, Dimensionieren und Kombinieren von Teillösungen entwickeln, darstellen und bewerten
• (9) ein selbst konstruiertes Produkt optimieren

2.3 Kommunikation und Organisation

• (8) das abgeschlossene Projekt reflektieren und Optimierungsansätze entwickeln

2.4 Bedeutung und Bewertung

• (3) den Zusammenhang zwischen Bedürfnissen des Menschen und naturwissenschaftlichen und technischen Entwicklungen erläutern

Auswahl aus den inhaltsbezogenen Kompetenzen

3.2.1 Denk- und Arbeitsweisen in Naturwissenschaft und Technik: Systeme und Prozesse

• (1) Systeme analysieren und durch Systemgrenzen und Teilsysteme beschreiben

3.2.2.1 Energie in Natur und Technik

• (7) Wirkungsgrade und Leistungen berechnen und vergleichen

3.2.2.2 Energieversorgungssysteme

• (2) verschiedene Möglichkeiten der Nutzbarmachung von Energie beschreiben
• (4) ein Funktionsmodell eines energietechnischen Systems entwickeln, konstruieren, fertigen und die Energieumsetzung quantitativ auswerten

3.2.2.3 Bewegung und Fortbewegung

• (5) Systeme zur Wandlung von Dreh- und Längsbewegungen erläutern
• (6) Übersetzungen dimensionieren und Getriebe konstruieren (Drehrichtung, Drehzahl, Drehmoment)

 

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