HERRSCHER DER OZEANE. Unterrichtsmaterial zum E-Magazine TECMANIA.CH

Transkript

1 HERRSCHER DER OZEANE Unterrichtsmaterial zum E-Magazine TECMANIA.CH

2 Lehrerinformation 2/10 Information / Einleitung Auf der Website finden Sie spannende und informative E-Magazines, die Themen aus der faszinierenden Welt der Technik aufgreifen und präsentieren. Die Inhalte sind so aufbereitet, dass die Jugendlichen einen schnellen Zugang zum Thema finden und die unterschiedlichsten Facetten des Themas erkennen können. Neben Texten und Beschreibungen sind jeweils tolle Filmsequenzen, Bildergalerien und Grafiken vorhanden. Einsatz der E-Magazines in der Schule Die Inhalte eignen sich perfekt für den Einsatz im Unterricht. Um die Verwendung im Klassenzimmer zu vereinfachen, finden Sie auf kiknet.ch Unterrichtsmaterial zu den einzelnen E-Magazine-Themen. Jedes E-Magazine wird durch die folgenden Elemente begleitet: 1. Informationstext für die Lehrperson zum behandelten Thema 2. Arbeitsblätter (ca. 3 4) 3. Beschreibung der Experimente E-Magazin: Herrscher der Ozeane Über 70 Prozent der Erdoberfläche besteht aus Wasser. Dank ausgefeilter Technik hat sich der Mensch aber auch diesen Raum zunutze gemacht. Entscheidend dabei ist die Entwicklung der Schifffahrt egal ob als Transportweg für feine Esswaren oder als Erholungsort für Kreuzfahrer. Die 2009 fertig gestellte Oasis of the Seas ist das weltweit grösste Passagierschiff. Bis zu 5400 Passagiere gleichzeitig können mit diesem Ozeanriesen die Weltmeere bereisen. Das Schiff ist dabei etwa so lang wie drei Fussballfelder und so breit wie ein Flugzeugträger. Das E-Magazine Herrscher der Meere bietet den Schülerinnen und Schülern einen Einblick in die Welt der schwimmenden Kolosse. Mit dieser Faszination verbunden sind viele Fragen: Warum geht ein Schiff nicht unter? Wer kam zuerst auf die Idee, das Wasser als Transportweg zu nützen? Und wie nennt man die einzelnen Teile eines Schiffes? Diese Fragen kann man mit Hilfe der Arbeitsunterlagen beantworten und selber mit der Klasse austesten. In der kiknet.ch-lektion sind die folgenden Inhalte vorhanden: Arbeitsblatt 1: Warum sinkt ein Kreuzfahrtschiff nicht? Arbeitsblatt 2: Ein Schiff wird benannt Arbeitsblatt 3: Seit wann gibt es eigentlich Schiffe? Experiment: Archimedisches Prinzip

3 Arbeitsblatt 3/10 Warum sinkt ein Kreuzfahrtschiff nicht? Die 2009 fertiggestellte Oasis of the Seas ist das weltweit grösste Passagierschiff. Bis zu 5400 Passagiere gleichzeitig können mit diesem Ozeanriesen die Weltmeere bereisen. Das Schiff ist dabei etwa so lang wie drei Fussballfelder und so breit wie ein Flugzeugträger. Das Stahlschiff gleitet durch zwei grosse Propeller angetrieben über die Weltmeere. Doch wieso geht dieses schwere Ding nicht unter? Würde man einen Metall-Kubus mit demselben Gewicht ins Wasser werfen, so würde dieser sicher untergehen oder etwa nicht? Aufgabe: Finde eine Erklärung für dieses Phänomen und schreibe diese hier auf. Versuch mit Hilfe einer Zeichnung, deine Idee zu illustrieren.

4 Lösung 4/10 Lösung: Die verschiedensten Objekte schwimmen auf dem Wasser: Enten, Federn, Blätter, Schiffe etc. Bei den leichten Dingen finden wir das nicht verwunderlich. Aber wie können sich Schiffe auf der Wasseroberfläche halten? Schon vor über 2000 Jahren hat diese Frage den Mathematiker und Ingenieur Archimedes (285 d 212 v. Chr.) beschäftigt. Dieser hat herausgefunden, dass Dinge genau dann schwimmen können, wenn ihre Dichte geringer ist, als die von Wasser. Aber was genau ist eigentlich die Dichte? Volumen ist ganz vereinfacht gesagt der Rauminhalt eines Objekts. Dabei ist es wichtig im Kopf zu haben, dass Dinge das gleiche Gewicht haben können, jedoch ein unterschiedliches Volumen. Falten wir ein Schiffchen aus Alufolie, hat dieses ein grösseres Volumen als die gleiche Menge Alufolie zur Kugel zerknüllt. Der Unterschied ist aber gravierend: Während das Schiffchen schwimmt, geht die Kugel unter - und doch haben beide das gleiche Gewicht. Die Dichte ist das Verhältnis von Gewicht zu Volumen. Das Schiffchen hat ein grosses Volumen - und somit eine geringere Dichte. Die Kugel hat ein kleines Volumen und damit eine grössere Dichte. Damit etwas im Wasser schwimmt, muss seine Dichte aber geringer sein, als die von Wasser. Folglich geht die Kugel unter, während das Schiffchen schwimmt. Das Schiffchen erfährt Auftrieb. Auch die Kugel erfährt Auftrieb - aber der ist in diesem Falle zu gering, um die Kugel schwimmen zu lassen. Wie gross die Kraft des Auftriebs ist, hat also auch mit der Dichte zu tun. Archimedes hat ausserdem entdeckt, dass Dinge immer genauso viel Wasser verdrängen, wie sie selber gross sind. Taucht man einen hohlen Würfel in ein Wasserbad, wird die verdrängte Menge an Wasser genau in den Würfel passen. Und noch etwas: Dinge werden im Wasser um genau so viel leichter, wie die Menge des Wassers wiegt, das sie verdrängen.

5 Arbeitsblatt 5/10 Ein Schiff wird benannt Aufgabe: Schiffe haben spezielle Bestandteile und Begriffe. Je nach Bauart kommen unterschiedliche wichtige Teile hinzu, die ganz verschiedene Aufgaben haben. Kannst du die richtigen Begriffe korrekt zuordnen? 1 Begriff Nummer Erklärung Heck Backbord Schornstein Anker Bug Bugwulst Aufbauten Oberdeck Propeller Zusatz: Weisst du wie man die rechte Seite des Schiffes nennt? 1 Quelle: Wikipedia; Urheber: Robert Blazek, Pezinok, Slovakia

6 Lösung 6/10 Lösung: Begriff Nummer Erklärung Heck 6 Der hintere Teil vom Schiffsrumpf Backbord 4 Linke Seite des Schiffs. In der Nacht wird diese Seite mit einem roten Licht markiert Schornstein 7 Die Abgase aus dem Motorenraum werden durch den Schornstein nach Draussen geführt Anker 3 Der Anker dient dem Halt des Schiffes, wenn dieses still steht Bug 1 Der Vorderteil des Schiffsrumpfes Bugwulst Verbessert die Strömungseigenschaften des Schiffes und senkt somit den Treibstoffverbrauch Aufbauten 8 Alle Kabinen, Räume und Konstruktionen, die sich oberhalb des Oberdecks befinden, werden so genannt. Oberdeck 9 Das oberste Deck des Schiffes Propeller 5 Antrieb des Motorschiffes Zusatz: Weisst du wie man die rechte Seite des Schiffes nennt? Steuerbord (in der Nacht wird das Steuerbord mit einer grünen Leuchte markiert)

7 Lesetext/Arbeitsblatt 7/10 Seit wann gibt es eigentlich Schiffe? Aufgabe: Lies den folgenden Text und streiche dir wichtige Informationen an. Schon seit einigen tausend Jahren bewegen sich die Menschen mit Hilfe von Schiffen fort. Doch wann wurde dieses praktische Gefährt zum ersten Mal eingesetzt? Die Forscher gehen davon aus, dass Menschen in Australien vor rund Jahren mit hochseetauglichen Schiffen von Asien her eingewandert sind. Diese Theorie wird jedoch nicht durch archäologische Funde belegt, sondern ist durch die Kombinationen der Forscher entstanden. Die ältesten Schiffe, die man bis heute gefunden hat, stammen aus Europa und können auf das Jahr 7500 v. Chr. zurückdatiert werden. Dabei handelt es sich um Einbaum-Schiffe und die dazu passenden Paddel. Der Einbaum ist ein halbierter Baumstamm, der mit Hilfe von Steinbeilen und Feuer ausgehöhlt wurde. Auf dem Bild sieht man amerikanische Ureinwohner mit Einbäumen beim Fischen in der englischen Kolonie Virginia. (Stich von Theodor de Bry 1585) 2 Das älteste Segel wurde nicht archäologisch ausgegraben, sondern stammt von einer Felszeichnung (ca v. Chr.) aus Afrika. Die Ägypter bauten ihre Schiffe vor allem um auf dem Nil Handel zu treiben oder um Eindringlinge abzuwehren. Das älteste erhaltene Schiff wurde jedoch nicht in einem ausgetrockneten Flusslauf gefunden, sondern in einem Pharaonen-Grab. Es handelt sich um das Bestattungsschiff des Pharaonen Cheops (um ca v. Chr.). Dieses wurde seinem Grab beigegeben weil man dachte, der Tote könne so auf dem Fluss der Unterwelt den Sonnengott begleiten. 2 Quelle: Wikipedia; Urheber: Dietrich de Bry, Theodoor de Bry, Dirk de Bry *1528

8 Lesetext/Arbeitsblatt 8/10 Aufgabe: Findest du Informationen zu verschiedenen Schiffen (Zeitepochen, Kulturen etc.)? Teil euch in einzelne Gruppen mit maximal drei Personen auf. Anschliessend zieht ihr eine Karte, auf welcher ein bestimmtes Schiff vermerkt ist. Versucht anschliessend mit Hilfe des Internets oder Lexika mehr über die Schiffe in der herauszufinden. Unser Thema: Wichtige Hinweise oder Erkenntnisse: So sieht das Schiff / Boot aus: Das ist speziell an diesem Schiff: Hier haben wir die wichtigsten Informationen gefunden:

9 Lesetext/Arbeitsblatt 9/10 Lehrerinfo Die folgenden Karten dienen dazu, den Gruppen die jeweiligen Aufgaben zuzuordnen: Wikingerschiff Titanic Oasis of the Seas Galeone Fregatte Galeere St. Maria Dschunke Vasa (Schwedisches Schiff) USS Ronald Reagan

10 Experiment / Lehrerinformation 10/10 Archimedisches Prinzip Was wird gebraucht? Schale mit Wasser Münze Alufolie Was ist zu tun? Man baue aus der Alufolie ein kleines Schiff und lege die Münze darauf. Obwohl die Münze ohne die Alufolie untergehen würde, schwimmt sie auf dem Aluboot. Was ist passiert? Nach dem Prinzip des Archimedes muss eine Münze mit einem Gewicht von beispielsweise zehn Gramm mehr als zehn Gramm Wasser verdrängen, damit sie schwimmt. Das Aluboot hilft der Münze dabei dies zu erreichen. Der Auftrieb oder die so genannte Auftriebskraft ist dann grösser als die Gewichtskraft der Münze (und des Aluminiums) Physikalischer Miniversuch 1: Ein weiterer Versuch, der das Prinzip des Archimedes gut verdeutlicht, ist das Experiment Ein schwebendes Ei. Man nimmt dazu ein Glas, legt ein Ei hinein und fülle das Glas mit Wasser auf. In ein zweites Glas gebe man Wasser und ein paar Esslöffel Salz. Ziel ist es, nach und nach soviel Salz in das Wasser zu geben und dadurch dessen Dichte soweit zu erhöhen, dass ein Ei zunächst schwebt und wenn man möchte - schliesslich auch schwimmt. Auf dem Foto ist zu sehen, wie das Ganze am Schluss aussieht. Im ersten Fall ohne Salz ist die Auftriebskraft kleiner als die Gewichtskraft. Im zweiten Fall ist die Auftriebskraft genau gleich der Gewichtskraft - man hat ein schwebendes Ei - und im dritten Fall ist die Auftriebskraft grösser als die Gewichtskraft. Physikalischer Miniversuch 2: Angenommen man hat ein Glas mit einem Eiswürfel und fülle dieses randvoll mit Wasser. Was passiert, wenn das Eis schmilzt? Läuft das Glas über oder nicht? Interessant ist diese Frage vor allem im Zusammenhang mit dem Treibhauseffekt: Inwieweit ändert sich der Meeresspiegel, wenn die Polkappen tatsächlich abschmelzen? Macht man den Versuch, stellt man fest, dass das Glas NICHT überläuft. Eis, das im Meer schwimmt wie etwa in der Arktis (Nordpol), verändert den Meeresspiegel also nicht. Anders verhält es sich natürlich mit Eis, das sich auf Landmassen befindet, abtaut und in das Meer fliesst wie etwa in der Antarktis. Quelle: