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Herta Pichler BHAK/BHAS Oberpullendorf Eden conference Aus pädagogischer Sicht KLiC IN EXTREMSPORTARTEN BOB - FAHREN

KL i C in ExtremSportarten BOB - fahren

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KL i C in ExtremSportarten BOB - fahren. Aus pädagogischer Sicht. Einleitung. Das Ziel : SchülerInnen sollen Kräfte spüren , um sie zu verstehen sollen Zentrifugalkräfte verstehen haben die Möglichkeit Bobfahren zu erleben , nicht im Winter, sondern im Sommer mit “ Radbobs ” - PowerPoint PPT Presentation

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Aus pädagogischer Sicht

KLiC IN EXTREMSPORTARTENBOB - FAHREN

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Einleitung

Das Ziel: SchülerInnen• sollen Kräfte spüren, um sie zu verstehen• sollen Zentrifugalkräfte verstehen• haben die Möglichkeit Bobfahren zu erleben,

nicht im Winter, sondern im Sommer mit “Radbobs”

• sollen Erfahrung sammeln im Umgang mit großen Datenmengen und in der Datenanalyse

• sollen Beispiele des täglichen Lebens finden

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EinleitungMethode: Inquiry based learningAlter: 15-19 JahreContext: Schule, outdoorErforderliche Zeit: von Zielen abhängigLehrplankonnex:

Physik: Mechanik: Bewegung, Kräfte Mathematik: Vektoren; Statistik IKT: Tabellenkalkulation

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SchülerInnen Sehen das video: bob sleigh (

www.youtube.com/watch?v=kQtlliPMXYM)Fragen:

Bob fährt die Banden hoch– warum? Enge der Bahn- warum? Können der Steuermann und der Bremser

den Weg des Bobs beeinflussen? – wie?

Vorbereitende AktivitätenFragen aus vorhandenem Wissen erarbeiten

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Vorbereitende Aktivitäten

• Erarbeiten der Newton’schen Gesetze und des Kräftegleichgewichts

• Versuch: freier Fall (Stiegenhaus, 3.Stock) mit Maßband und Stoppuhr um kennen zu lernen: messen und Messfehler Analyse und Interpretation von Messungen Voraussagen für Messungen

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KliC-Set, Laptop

Klick Set war am Ellbogen befestigt

Die Ausrichtung

z

Technik and Sensoren:

x

y

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Olympia Bobbahn in IGLS

Länge: 1270 mHöhendifferenz: 100mKurven: 14Kurvenhöhe: 7m (max)

http://www.olympiaworld.at/OW/C/C500.php

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Die Messung3 Messungen

Bob 2 Weste, Arm, Messung fehlgeschlagen, es konnten keine Daten gespeichert werden

Bob 4 2x Arm, Messung und Datenspeicherung erfolgreich

Bob 5 Weste, 2x Arm, es konnten keine Daten gespeichert werden.

Die wichtige ErfahrungDas Abenteuer Bobfahren

Das Spüren der Kräfte

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Das Problem• Die Position des Sensors – der Ellbogen

• Die Armbewegung unterscheidet sich von der des Bobs

• Erschütterungen

Der Grund für den Mißerfolg bei 2 Messungen könnte die riesige Datenmenge sein.

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Das Ergebnis

Von der KLiC SW

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Das Ergebnis27.340 Datenpunkte

ca. 100.000 relevant

importiert in EXCEL

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Die Daten Analyse In verschiedenen Gegenständen

• Physik: - Bewegung, Kräfte - Messen, Messfehler

•Mathematik: - Vektoren• - Statistik (Regression, Korrelation)

• Informatik: Tabellenkalkulation

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Die Daten Analyse mit verschiedenen Programmen

• EXCEL

•GeoGebra:- Vektoren

•Datenanalyse tools:

z.B. http://shodor.org/talks/ct-ibse/model2.html

Das ist möglich, da die Daten im ASCII – Format gespeichert werden

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Physik – DatenanalyseKLiC – Daten konvertierte Daten berechnete Werte

=wurzel(f479^2+g479^2+j479^2)

a = √ (ax2 + ay

2 + az2) v(t) =v0 + a*t

=n478 + n479*i479

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Physik – Datenanalyseax

aabs

ay

az

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Physik – Datenanalyse

XYZabs

a abs

a x

a ya z

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Die TheorieFg … Gewichtskraft (Bob and Mannschaft)

Fb … Reibungskraft oder Bodenkraft

Fz … ZentrifugalkraftFz = 0 der Bob fährt am Boden, es gib keine resultierende Kraft Fz.Fz ≠ 0 auf Grund hoher Geschwindigkeit fährt der Bob die Bande hoch, Fb bekommt eine immer größere Komponente in Richtung des Kurvenmittelpunktes, es gibt eine resultierende Kraft Fz.

Je schneller der Bob ist, umso höher fährt er die Bande hoch.

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Kreiselradius aus den Bahndaten: 67 mm 67mm ….100 m20 mm … dd =100 m * 20 mm / 67 mm = 29,85 mr = 14,93 m

Aus den Daten: T = 7s => ω = 2 π / T = 0,97 v = ω *r = 48 km/hmit aZ = 11,38 m/s2 => v = 47 km/h (gute Übereinstimmung)

Kraft: FZ = mω2r = mv2/raZ = ω2 r = v2 / rω = 2 π / T

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Weitere ÜberlegungenFb hat einen Einfluß auf die Kufen; ist diese Kraft wie im Bild normal auf den Boden gibt es kein Rutschen und kein Bremsen, da es keine seitlichen Kräfte gibt.

Ist der Bob in der Kurve zu hoch oder zu niedrig so wirkt Fb schräg.Ist er zu hoch wirkt eine seitliche Kraft des Bodens, der den Bob oben hält, diese hat aber ein Rutschen zur Folge und bremst den Bob auch.

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Weitere Überlegungen

Ist der Bob zu tief muss der Bob durch die Unterlage seitlich gehalten werden, damit er nicht nach außen driftet. Das macht er aber geringfügig. Er wird dadurch auch gebremst.

Der Steuermann und der Bremser sollten laterale Kräfte auf die Kufen vermeiden, damit der Bob nicht gebremst wird. Sie können dies fühlen, indem sie in den Sitz gepresst werden und nicht seitlich gegen die Seitenwände gedrückt werden.

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• Die Anforderungen an die Mannschaft und besonders an den Steuermann sind enormDer Steuermann muss extrem hohes Reaktionsvermögen, distinct precision activity, und ein ausgezeichnetes Gefühl für die Bahn haben (Heimvorteil bei Rennen).Sehr kleine Lenkmanöver haben große Auswirkungen und können auch einen Sturz verursachen.

• Ähnliche Probleme gibt es beim Autofahren.

Was lernen wir fürs Leben

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Mathematik

SchülerInnen waren nicht Teil des Projekts

Sie sahen die Fotos und die Teilnehmer erzählten Ihnen über die Bobfahrt

SchülerInnen nutzten die Daten und betrachteten sie als real life Daten

SchülerInnen benutzten nur bekannte Software

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Die Ziele in Mathematik• Schülerinnen können sich vorstellen was ein

Vektor ist durch die bekannten Messwerte der Beschleunigungskomponenten (ax, ay, az)

• SchülerInnen lernen Statistik mit bekannten Größen und bekannter

SoftwareSchülerInnen lernen, wann welche statistischen

Funktionen anzuwenden sind.SchülerInnen lernen statitstische Ergebnisse und

Auswertungen zu diskutieren,

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Daten Analyse in MathematikVektorrechnung:ein einfacher Weg um SchülerInnen Vektoren verständlich zu machen

ax ax

a = ay v = ay *taz az

Software: geogebra

( ) ( )

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Daten Analyse in MathematikEinfache Statistik in EXCEL:• Datenaufbereitung, • jede Art Statistik,• einfache Mittelwerte. …

Man kann jede statistische Funktion und die Datenanalyse verwenden, die irgendwie Sinn machen und die Ergebnisse diskutieren

8787852 =B4942/10000000

Anzahl =ANZAHL(F$2:F$4942)Maximum =MAX(F$2:F$4942)Minimum =MIN(F$2:F$4942)

Mittelwertt =MITTELWERT(F$2:F$4942)Median =MEDIAN(F$2:F$4942)

Modalwert =MODALWERT(F2:F4942)

Standardabw. =STABWA(F$2:F$4942)

mittquadrAbw =SUMQUADABW(F2:F4942)/F4944

Quantil =QUANTIL(F2:F4942;0,5)KorrMW =GESTUTZTMITTEL(F$2:F$4942;10%)

Konfidenz =KONFIDENZ(0,95;F4950;F4944)

Quantilsrang =QUANTILSRANG(F2:F492;0,18;4)

Quartile =QUARTILE(F$2:F$4942;1)

Quartile =QUARTILE(F$2:F$4942;2)

Quartile =QUARTILE(F$2:F$4942;3)

Quartile =QUARTILE(F$2:F$4942;4)

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Daten Analyse in MathematikStatistik:Beispiel: Grafen

• Verschiedene Glättungen

• Ergebnisse diskutieren

0.290.310.330.350.370.380.400.420.440.460.470.490.510.530.550.560.580.60

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

f(x) = 0.00000000376018 x⁵ − 0.00000202012 x⁴ + 0.000380241 x³ − 0.0295841 x² + 0.83982 x − 7.6282R² = 0.197605081824161

f(x) = 0.000484101693697294 x² − 0.106908612272951 x + 13.2521874474488R² = 0.0557917118563187

xPoly-nomial (x)yzabsPoly-nomial (abs)

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Daten Analyse in MathematikStatistik: z.B.Regressionsanalyse (ax-ay, ax-az, ay-az)

Very week correlation

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Informatik – TabellenkalkulationDie Daten oder ein Teil davon kann verwendet werden, um den Umgang mit Tabellenkalkulation zu lernen.Der Vorteil die große Datenmenge, vorstellbare Daten und Ergebnisse

• Berechnungen und relatives Kopieren• Einfache Funktionen wie:min, max, Mittelwert, …• Sortieren und filtern• Suchen• Gruppieren• Teilergebnisse• Analysefunktionen• ...

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Die wichtigste Bedeutung für Mathematik und Informatik• Der Konnex zum Experiment – einer bekannten Sportart• Bekannte Messdaten und Ergebnisse wie Beschleunigung und Geschwindigkeit • Bekannte Software wie EXCEL and GEOBEBRA

resultieren in einem besserer mathematischen Verständnis für Vektoren und Statistik

resultieren in einem besseren Verständnis der Anwendung von Tabllenkalkulation

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Anhang: QuellenGrafik der Bobbahn Igls: http://de.wikipedia.org/wiki/Kunsteisbahn_Bob-Rodel_IglsSie können diese Datei unter folgenden Bedingungen weiterverwenden:Die Datei wurde unter der Lizenz„Creative Commons Namensnennung-Weitergabe unter gleichen Bedingungen Deutschland“in Version 3.0 (abgekürzt „CC-by-sa 3.0/de“) veröffentlicht. 3.0Den rechtsverbindlichen Lizenzvertrag finden Sie unter http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/de/legalcode

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