AUFGABENSAMMLUNG Lösungen. Regelkreisdarstellungen 1. Lösungen

Transkript

1 Regelkreisdarstellungen 1 Beschrifte den allgemeinen Regelkreis Technik. Ziehe dazu die vorgegebenen Begriffe in die entsprechenden Felder. 1

2 Regelkreisdarstellungen 2 Beschrifte den allgemeinen Regelkreis Wechselbeziehungen. Ziehe dazu die vorgegebenen Begriffe in die entsprechenden Felder. 2

3 Steuerung oder Regulation 1 Ordne die Beispiele den Begriffen Steuerung und Regulation zu. Ziehe dazu die vorgegebenen Begriffe auf die entsprechende Seite. 3

4 Steuerung oder Regulation 2 Sieh dir die Animation Reguliertes Wasserbad an. Was würde mit der Wassertemperatur in einem nicht-regulierten Wasserbad passieren? Gebe in der Tabelle die jeweilige Veränderung der Wassertemperatur an. Ziehe dazu den vorgegebenen Text an die richtige Stelle in der Tabelle. 4

5 Geregeltes Wasserbad Beschrifte den Regelkreis zum geregelten Wasserbad. Ziehe dazu die vorgegebenen Begriffe in die entsprechenden Felder. 5

6 Räuber-Beute-Beziehung 1 Begründe, warum die Grafik auf den Prozess der Regulation schließen lässt. Der Kurvenverlauf Polypen passt sich zeitlich versetzt dem Kurvenverlauf Wasserflöhe an. Dabei gibt es eine im grünen und blauen Bereich parallele Entwicklungen (je mehr, desto mehr; je weniger, desto weniger) und im roten und gelben Bereich gegenläufige Entwicklungen (je weniger, desto mehr; je mehr, desto weniger). Diese Wechselbeziehungen sind Kennzeichen einer Regulation. Räuber-Beute-Beziehung 2 Siehe dir noch einmal das Diagramm aus der Aufgabe Räuber-Beute-Beziehung 1 an. Beschreibe die Populationsentwicklung in den verschieden farbig hinterlegten Zeiträumen: Verwende dazu die Begriffe nimmt zu und nimmt ab. 6

7 Räuber-Beute-Beziehung 3 Sieh dir die Animation Räuber-Beute-Beziehung an. Erkläre, warum die Anzahl der Tiere schwankt. Wenn viel Beute vorhanden ist, können die Räuber viel fressen und sich stark vermehren. Durch die starke Vermehrung der Räuber wird sehr viel Beute gefressen, die Zahl der Beutetiere sinkt. Durch die geringe Zahl an Beute verhungert ein Teil der Räuber, dadurch sinkt die Anzahl der Räuber und die Beute kann sich wieder stärker vermehren. Räuber-Beute-Beziehung 4 Durch Störungen von Außen kann die Populationsentwicklung verändert werden. Was passiert beim Entfernen von Wasserflöhen mit der Zahl der Polypen? Begründe deine Beobachtung. Sind sehr viele Wasserflöhe vorhanden und es wird ein kleiner Teil entfernt, so vermehren sich die Polypen nicht so stark, weil weniger Beute vorhanden ist. Sind nur wenig Wasserflöhe vorhanden und es werden noch weitere entfernt, so verhungern einige Polypen und die Anzahl verringert sich. Räuber-Beute-Beziehung 5 Was passiert beim Entfernen von Polypen mit der Anzahl der Wasserflöhe? Begründe deine Beobachtung. Die Anzahl der Wasserflöhe sinkt langsamer oder bleibt auf hohem Niveau, weil weniger Wasserflöhe gefressen werden. Allerdings steigt die Anzahl der Polypen durch die große Menge an Beute auch rasch wieder. 7

8 Blutzucker 1 Ziehe die angegebenen Größen an ihre richtige Position im Regelkreis. Achtung, bei der Regulation des Blutzuckerspiegels gibt es 2 Stellglieder. 8

9 Blutzucker 2 Gebe die Aufgaben der einzelnen Größen bei der Regulation des Blutzckerspiegels an. Größen Zwischenhirn: Regler Aufgaben Vergleicht Istwert und Sollwert; sendet bei Abweichung Signal an die Bauchspeicheldrüse zur Abgabe von Insulin oder Glukagon Bauchspeicheldrüse: Stellglied gibt Insulin oder Glukagon in das Blut ab Leber: Stellglied nimmt Glucose auf oder gibt Glucose in das Blut ab Blutzuckerspiegel: Regelgröße muss konstant bleiben; stellt Versorgung des Körpers mit Energie sicher Essen / Sport: Störgröße führt dem Körper Zucker zu oder verbraucht Zucker in den Muskeln Glukoserezeptoren: Messfühler Blutzucker 3 messen im Gehirn ständig den Blutzucker und melden den Wert dem Zwischenhirn Eine Vielzahl an Prozessen in unserem Körper wird durch Regulation im Gleichgewicht gehalten. Wenn sie versagt, werden wir krank. Erkläre am Beispiel der Krankheit Diabetes, wie die Regulation versagen kann. Bei der Krankheit Diabetes-Typ1 wird der Regelkreis am Stellglied unterbrochen. Das heißt, Bauchspeicheldrüse und Leber können den Blutzuckerspiegel nicht mehr einstellen. Die Insulin produzierenden Zellen der Bauchspeicheldrüse sind zerstört. Es wird kein Insulin mehr produziert. Der Gegenspieler des Insulins, das Glukagon, wird dadurch dauerhaft zu stark in das Blut abgegeben. Der Blutzuckerspiegel kann nicht mehr reguliert werden, sondern ist immer viel zu hoch. 9

10 Wasserhaushalt der Pflanzen Führe einen Versuch zur Regulation des Wasserhaushaltes der Pflanzen durch: Nimm zwei kräftige Topfpflanzen einer Art (z. B. Begonien). Gieße die eine Pflanze gut, die andere verbleibt in trockener Erde. Stülpe jeweils eine durchsichtige Plastiktüte (z. B. Müllbeutel) über Blüten und Blätter der Pflanzen und binde sie am Stängel vorsichtig zusammen. Stelle dann die Pflanzen eine Stunde in die Sonne und notiere das Ergebnis. Erkläre das Ergebnis mit der Regulation des Wasserhaushaltes der Pflanzen. Material: zwei kräftige Topfpflanzen einer Art (z. B. Begonien), 2 Plastikbeutel, Schnüre, Gießkanne Ergebnis des Versuches: Bei der Pflanze in der nassen Erde beschlägt die Plastiktüte viel stärker von innen mit Wasser als bei der trockenen Pflanze. Erklärung des Ergebnisses: Die Pflanzen regulieren also die Menge der Wasserverdunstung ihrer Blätter unter anderem über die Menge des verfügbaren Wassers im Boden. Bei Wassermangel schließen sich die Spaltöffnungen und es wird weniger Wasser an die Umgebung abgegeben. 10