Autolabor: Fahrstrecken mit Daten vorhersagen
Baue ein Auto, verändere die Motoreinstellung und miss die Fahrstrecke. Erkenne Zusammenhänge im Streudiagramm und sage eine neue Strecke voraus.
Beginne deine Autoforschung
Hinweise für Lehrkräfte
Für 13–15 Jahre · zwei Einheiten, insgesamt 90 Minuten. Einheit 1: Forschungsfrage, Bau und Fahrprogramm. Einheit 2: Messen, Diagramm, Vorhersage und Bericht. Wechselt die Aufgaben Bauen, Bedienen, Messen und Aufschreiben.
Ihr testet als Forschungsteam ein neues Auto. Welche Messungen beschreiben seine Leistung besser als „Es fährt gut“?
Fährt das Auto bei höherer Motoreinstellung in denselben 5 Sekunden weiter? Nennt vorher eine Vermutung mit Begründung.
Die Motoreinstellung (%) ist ein Steuerbefehl. Sie ist keine direkte Messung der tatsächlichen Fahrgeschwindigkeit.
Baue das Versuchsauto
Folge den Fotos der Reihe nach. Verbinde die Blöcke fest und prüfe, ob sich die Räder frei drehen.
Vorder- und Seitenansicht ansehen
Berühren die Räder den Boden gleichmäßig und sitzen alle Blöcke fest? Schiebe das ausgeschaltete Auto vorsichtig an und prüfe, ob es gerade rollt.
Verbinde und programmiere das Auto
- Strom und Gruppe
Schalte beide Motoren ein und prüfe die Gruppennummer des Kits.
- Blöcke verbinden
Wähle oben rechts „Blöcke verbinden“ und gib die Gruppennummer ein.
- Eigene Motoren koppeln
Wähle einen Motor und kopple ihn im Chrome-Dialog. Bereits verbundene Motoren nicht erneut auswählen.
Einstellung ändern, Zeit beibehalten
Stelle beide Motoren auf 40 %, fahre 5 Sekunden und schalte beide aus. Ändere bei weiteren Versuchen beide Werte gemeinsam auf 50 %, 60 %, 70 % und 80 %.
Wenn @greenFlag angeklickt wird :: hat events Geschwindigkeit von Gleichstrommotor [1 v] auf (40) % setzen :: #0FBD8C Geschwindigkeit von Gleichstrommotor [2 v] auf (40) % setzen :: #0FBD8C Gleichstrommotor [1 v] [nach links drehen v] :: #0FBD8C Gleichstrommotor [2 v] [nach rechts drehen v] :: #0FBD8C (5) Sekunden warten :: control Gleichstrommotor [1 v] ausschalten :: #0FBD8C Gleichstrommotor [2 v] ausschalten :: #0FBD8C
Die Motoren stehen sich gegenüber und drehen deshalb in verschiedene Richtungen. Prüfe kurz die Geradeausfahrt. Stoppe beide Motoren vor dem Berühren der Räder und halte die Fahrbahn frei.
Experimentieren und aufschreiben
| Punkt | Methode und Erklärung |
|---|---|
| Verändern · unabhängige Variable | Beide Motoreinstellungen: 40 %, 50 %, 60 %, 70 %, 80 % |
| Messen · abhängige Variable | Fahrstrecke in 5 Sekunden (cm) |
| Gleich halten · Kontrollvariablen | Fahrzeit 5 Sekunden, Auto, Boden, Startposition und Beladung bleiben gleich. |
- An der Startlinie ausrichten
Richte immer denselben Punkt am Auto an der Startlinie aus und stelle beide Motoren ein.
- 5 Sekunden fahren
Miss nach dem Anhalten die Strecke desselben Bezugspunkts in cm und notiere sie.
- Mit neuer Einstellung wiederholen
Teste nacheinander 40 % bis 80 %. Wiederhole möglichst jede Einstellung und vergleiche die Abweichungen.
| Motoreinstellung (%) | Beispielstrecke (cm) | Unsere Strecke (cm) |
|---|---|---|
| 40 | 5 | ________ |
| 50 | 6 | ________ |
| 60 | 8,5 | ________ |
| 70 | 10 | ________ |
| 80 | 13 | ________ |
Die Beispielstrecken sind Übungsdaten aus dem Unterrichtsmaterial. Dein Auto muss nicht genauso weit fahren. Trage eure eigenen Messungen in eure Spalte ein.
Daten auswerten und vorhersagen
Füge unten links unter Erweiterungen „Datendiagramme“ hinzu. Lösche die Punkte, lege einen Titel fest und lade Paare (Einstellung, Strecke), getrennt durch Semikolons. Zeige das Streudiagramm.
Wenn @greenFlag angeklickt wird :: hat events alle Punkte löschen :: #1f8bf0 Diagrammtitel auf [Motoreinstellung und Fahrstrecke in 5 Sekunden] setzen :: #1f8bf0 Punkte [40,5;50,6;60,8.5;70,10;80,13] laden :: #1f8bf0 Streudiagramm anzeigen :: #1f8bf0 [Vorhergesagte Strecke · 100 % v] auf (y vorhersagen, wenn x = (100) :: #1f8bf0) setzen :: variables
40,5 bedeutet 40 % und 5 cm. Nutze im Datenstring einen Dezimalpunkt (.). Ersetze die Beispieldaten für eure Auswertung durch eigene Messungen.
Waagerecht: Motoreinstellung (%) · senkrecht: Fahrstrecke in 5 Sekunden (cm)
Was bedeutet ein einzelner Punkt?
Ein Wertepaar aus einem Versuch: Einstellung und Strecke. (40, 5) bedeutet 5 cm in 5 Sekunden bei 40 %.
In welche Richtung verlaufen die Punkte?
Im Beispiel steigt die Strecke mit der Einstellung. Ist das bei euch auch so? Prüft bei stark abweichenden Punkten Boden, Startposition und Räder.
Strecke bei 100 % vorhersagen
100 % liegt außerhalb des gemessenen Bereichs 40–80 %. Die Vorhersage setzt voraus, dass der Zusammenhang anhält. Notiert Schätzung und Begründung. Testet nur bei genügend Platz und sicherer Umgebung ebenfalls 5 Sekunden und vergleicht.
Beispielrechnung ansehen
Eine an die fünf Beispielpunkte angepasste Gerade ergibt bei 100 % etwa 16,5 cm. Das ist eine lineare Schätzung, keine garantierte Strecke des echten Autos.
Waagerecht: Motoreinstellung (%) · senkrecht: Fahrstrecke in 5 Sekunden (cm)
| Punkt | Methode und Erklärung |
|---|---|
| Ergebnisse | Wie änderte sich die Strecke mit der Einstellung? Begründet mit Tabelle und Streudiagramm. |
| Vorhersage und Vergleich | Welche Strecke habt ihr bei 100 % vorhergesagt? Falls ihr getestet habt: Beschreibt Abweichung und mögliche Gründe. |
| Rückblick | Wählt je eine Stärke und ein Übungsziel: Messen, Aufschreiben, Diagramm erklären oder Vorhersagen. |
Stoppt das Programm, schaltet die Motoren aus und räumt Blöcke und Messgeräte auf.
Gebaut, programmiert und getestet? Tippe, um deinen Fortschritt zu speichern.