STEM 3 - voorbeeldproject 5

Page 1

PROJECT 05

MOBILITEIT CREËER

ONDERZOEK

Î Zero-emissie-

Î Jouw eigen

Î Een zonnewagen voor iedereen?

N

zonnewagen

pr oe

fh o

of d

st

uk

©

VA

voertuigen op de baan

IN

VERKEN

met medewerking van


VERKEN

Î Zero-emissievoertuigen op de baan 1

Ga op zoek naar informatie over milieuvriendelijke voertuigen. Beantwoord de onderstaande vragen via de website www.mileuvriendelijkevoertuigen.be.

IN

a

GA NAAR WEBSITE

Wat is een zero-emissievoertuig?

b

N

Welke zero-emissievoertuigen rijden er volgens de website van de Vlaamse overheid

VA

rond op de Vlaamse wegen?

©

uk

Welke brandstoffen zijn vervuilend?

of d

c

st

pr oe

fh o

d

Hoeveel milieuvriendelijke wagens telt Vlaanderen op dit moment?

2

PROJECT 05

verken


Vul de tabel aan.

Hoeveel laadpalen staan er in je gemeente of stad? Zoek op.

uk

Lees een stukje uit het krantenartikel en beantwoord de vraag.

of d

st

Tesla Model 3 krijgt update die betrouwbaarder de actieradius aangeeft

fh o

Tesla heeft een update voor de Model 3 uitgebracht, waarbij de voornaamste vernieuwing het tonen van een groter rijbereik is. Alhoewel er niet méér kilometers gereden kunnen worden op de accu, beoogt de update een meer betrouwbare weergave van de capaciteit van de accu.

Bron: www.hln.be

pr oe

2

IN

©

f

Welke problemen kom je tegen als je een alternatieve energiebron wilt gebruiken?

N

Welke voordelen heeft het rijden met een elektrisch voertuig?

VA

e

Wat betekent ‘actieradius’?

?

Een wagen op zonne-energie gebruikt een erg zuivere vorm van energie. Maar waarom zie je die wagens zo weinig in het straatbeeld? We zoeken het uit in dit project!

PROJECT 05

verken

3


CREËER

Î Jouw eigen zonnewagen 1

Bouw een klein elektrisch voertuig dat geen

a

Gebruik het stappenplan om je rijbasis te maken.

b

Uitbreiding: zoek online inspiratie om de bovenzijde

IN

verbrandingsmotor heeft.

af te werken.

N

TECHNISCH PROCES

1

VA

Bouw een elektrisch voertuig dat werkt op energie van de zon Probleem stellen Wat is het probleem?

©

2

uk

Ontwerpen

st

Stel ‘wat’-, ‘waarom’-, ‘wanneer’-, ‘wie’- of ‘hoe’-vragen en schrijf ze neer. a Wat moet het voertuig doen?

of d

Waarom zal jouw zonnewagen een zero-emissievoertuig zijn?

fh o

b

Hoe zal je voertuig eruitzien?

pr oe

c

d

Welk materiaal heb je nodig?

� kartonnen plaatje � rietje � wielen

4

PROJECT 05

CREËER

� as � zonnecel � solaraandrijving


e

Welk gereedschap heb je nodig?

3

IN

� zijkniptang � ontmanteltang � schaar � meetlat � kruisschroevendraaier � potlood � lijmpistool

2

uk

©

VA

1

N

Maken en uitvoeren

dienen als rijbasis.

De lengte van het rietje is afhankelijk van de breedte van je kartonnen plaat.

4

pr oe

fh o

of d

De rijbasis mag ook een andere vorm hebben.

3

Knip een rietje dat de as kan begeleiden.

st

Teken op het karton een rechthoek die kan

Maak de as op lengte van je rietje.

Duw de wielen op de as.

In dit geval zal de as 1 cm in het wiel steken, dus houd daarmee rekening.

TIP Je kunt de wielen ook ontwerpen met een 3D-printer.

PROJECT 05

CREËER

5


6

IN

5

Lijm het rietje vast met behulp van een

Bevestig de wielen op de solaraandrijving.

lijmpistool.

Als je gebruikmaakt van een lijmpistool,

Let op dat je de lijm even laat afkoelen

gebruik dan zeker niet te veel lijm. De

voordat je het rietje bevestigt. Anders

lijmresten kunnen voor hinder zorgen.

kan het rietje smelten!

8

of d

st

uk

©

7

N

TIP

VEILIGHEIDSVOORSCHRIFT

VA

!

Ontmantel de rode en de zwarte draad met

Lijm de solaraandrijving aan de onderzijde

behulp van de ontmanteltang. Daardoor zal

van de kartonnen plaat.

fh o

het aansluiten straks vlotter gaan.

pr oe

9

rechtdoor blijft rijden.

10

Knip een stukje karton en plooi het. Het doel

Sluit de

van die handeling is om ervoor te zorgen dat

zonnecel aan.

het zonnecelletje straks recht komt te liggen.

6

Maak die recht vast, zodat de wagen

PROJECT 05

CREËER

TIP + is de rode draad en – is de zwarte draad.


12

IN

11

Lijm de zonnecel vast op de bovenzijde

Je kunt nu het voertuig testen in de zon of

van de wagen.

onder een gloeilamp!

4

Gebruik je ontwerp zoals het bedoeld is. Noteer hoe je de werking test.

VA

©

5

uk

Evalueren a

Wat werkte? Wat niet?

st

Welke aanpassingen doe je nog?

fh o

of d

b

N

In gebruik nemen / testen

c

Werkte je auto als er geen licht op scheen?

pr oe

d

Met welke kunstmatige lichtbronnen kon je het voertuig laten bewegen?

e

Hoe kun je jouw model nog verfijnen/verbeteren?

PROJECT 05

CREËER

7


ONDERZOEK

Î Een zonnewagen voor iedereen? Lees het artikel en los de vragen op.

Rijden we binnenkort allemaal met een zonnewagen?

IN

1

VA

N

In 2005 bouwde het Belgische Solar Team voor het eerst een zonnewagen. Sindsdien is er veel veranderd: de zonnepanelen werden beter, de wagen rijdt sneller … Hoelang zal het nog duren voor we allemaal met een zonnewagen rondrijden?

of d

st

uk

©

Om de twee jaar bouwen de ingenieursstudenten van het Solar Team een volledig nieuwe zonnewagen om deel te nemen aan de World Solar Challenge. Dat is het wereldkampioenschap voor zonnewagens in Australië. We zullen daar met onze nieuwe zonnewagen een tocht van 3 021 kilometer rijden, enkel en alleen op zonne-energie. De regels om een zonnewagen te bouwen voor die race, veranderen ook elke twee jaar. Zo wil de organisatie studenten over heel de wereld aanmoedigen om steeds weer te innoveren. Vier jaar geleden werden we bijvoorbeeld verplicht om een wagen te bouwen met vier wielen in plaats van drie wielen. Stap voor stap evolueren we naar zonnewagens die op echte auto’s beginnen te lijken. Wil dat dan ook zeggen dat we binnenkort allemaal met een zonnewagen zullen rondrijden?

Zonnepanelen snelst groeiende bron van hernieuwbare energie

pr oe

fh o

De ontwikkeling van zonnepanelen gaat vlot, heel vlot zelfs. Zonne-energie is momenteel de hernieuwbare energiebron bij uitstek die op korte termijn economisch competitief zal worden met fossiele brandstoffen. Het Solar Team volgde elke innovatie van de zonnepanelen minutieus op de voet gedurende de dertien jaar waarin het actief was. Zo had de eerste zonnewagen in 2005 een oppervlak aan zonnepanelen van 8 m². De nieuwe zonnewagen zal nog maar 4 m² aan zonnepanelen hebben, zonder dat dat een invloed heeft op de snelheid van de wagen. Je zou dus kunnen zeggen dat de zonnepanelen ongeveer dubbel zo efficiënt geworden zijn over de jaren.

Niet genoeg zon in België Zonnepanelen zijn veel efficiënter dan vroeger, maar schijnt de zon wel genoeg in België? De zonnewagen heeft 20 kg aan batterijen om een donkere periode te overbruggen en een afstand van 300 km te rijden aan een snelheid van 110 km/uur. Maar die batterijen moeten natuurlijk wel weer opgeladen worden met de zon. Naar onze berekeningen zou je in België puur op zonne-energie ongeveer 1 500 km kunnen rijden. Misschien minder dan je had verwacht, en zeker niet genoeg voor alledaags gebruik. Er moeten dingen veranderen aan wagens vooraleer zonnewagens een kans hebben en meer kilometers kunnen afleggen. Mocht je een manier vinden om de wagen lichter te maken, dan zou dat een heel groot effect hebben op de snelheid ervan. Onze zonnewagen woog slechts 165 kg. Tien keer minder dan een gemiddelde wagen op de weg! We vergelijken hier natuurlijk wel appelen met peren. Onze zonnewagen lijkt helemaal niet op een doorsneewagen. Hij heeft slechts plaats voor één passagier en heeft geen kofferbak, in tegenstelling tot doorsneewagens.

8

PROJECT 05

ONDERZOEK


Toch een opkomst van zonnewagens Autofabrikanten hebben de ontwikkeling van zonnepanelen op de voet gevolgd en zien wel degelijk een toekomst in zonnewagens, ondanks de tegenslagen van het concept. Onlangs kondigde Tesla al aan dat zijn nieuwste model zonnepanelen op het dak zal hebben. Toyota was de eerste die zonnepanelen op het dak zijn Prius-model legde. Die konden genoeg energie leveren om de airconditioning van voldoende energie te voorzien. Hoe het gebruik van die opgewekte energie zal evolueren in de toekomst, blijft nog onduidelijk.

VA

N

IN

Zal de opgewekte energie ooit genoeg zijn om wagens volledig van energie te voorzien? Waarschijnlijk niet, althans voor het gemiddelde autogebruik van de Belg. Het is moeilijk om in te schatten hoe performant zonnepanelen werkelijk kunnen worden. Al betekent dat niet dat we het idee daardoor van tafel moeten schuiven. In de toekomst zal een complexe mix van energiebronnen nodig zijn om aan de energiebehoefte te voldoen. Als een groot aantal wagens voorzien worden van zonnepanelen op het dak, functioneren die als een rijdend zonneveld dat zelfs in België een aanzienlijke hoeveelheid energie kan opwekken. Alle kleine beetjes hebben zo een grote impact! En als een grote autofabrikant op het idee springt, kan het concept of proces tot gewichtsvermindering van wagens in een stroomversnelling komen. De toekomst zal het uitwijzen!

of d

st

uk

Allemaal goed en wel, maar wanneer zullen de tekortkomingen opgelost worden? En wie zal dat doen? Op die goede vragen zijn geen simpele antwoorden te vinden. We wachten als het ware nog op het moment dat zonnepanelen goedkoop genoeg zijn om als constructiemateriaal te gebruiken. De dakpannen van Tesla die tevens functioneren als zonnepanelen, zijn een stap in de goede richting. Maar laat je niet misleiden, de weg is nog lang! En ondertussen blijft het Solar Team innoveren, om zo ons steentje aan de ontwikkeling van zonnewagens bij te dragen.

©

Solar Team blijft bouwen aan de toekomst

Naar: Thierry Garritsen, 30 mei 2017, kuleuvenblogt.be

fh o

Het artikel legt de evolutie van zonnewagens uit. a

Welke verbeteringen zijn door de jaren heen aangebracht?

pr oe

b

Welke aanpassingen moeten er nog gebeuren?

c

Op welke plaats worden de zonnepanelen volgens enkele autofabrikanten het best gezet? Waarom?

PROJECT 05

ONDERZOEK

9


2

Kijk naar je antwoord op vraag c. Welke onderzoeksvraag komt bij je op?

3

Formuleer een centrale onderzoeksvraag en deelvragen.

Gebruik de checklist. Kenmerk

Is de onderzoeksvraag afgebakend?

nog niet kent?

uk

of d

st

Centrale onderzoeksvraag:

Werk je experiment uit aan de hand van de wetenschappelijke methode.

b

Voer het experiment uit.

c

Deel je ervaringen met de klas en stel je onderzoeken voor.

fh o

a

pr oe 10

Ga in groep op zoek naar een experiment om de onderzoeksvraag te onderzoeken.

Een zonnewagen voor iedereen?

PROJECT 05

ONDERZOEK

©

Is de onderzoeksvraag beknopt? Is de onderzoeksvraag onderzoekbaar?

VA

Start de onderzoeksvraag met een vraagwoord?

Is de onderzoeksvraag een probleem waarop je het antwoord

4

Nog aanpassen

Ja

N

b

IN

a Stel ‘wat’-, ‘waarom’-, ‘wanneer’-, ‘wie’- of ‘hoe’-vragen.


WETENSCHAPPELIJKE METHODE

Titel van het experiment:

1

STAPPENPLAN WETENSCHAPPELIJKE METHODE

Onderzoeksvraag

IN

a Formuleer een onderzoeksvraag.

Gebruik de checklist.

Ja

Nog aanpassen

Is de onderzoeksvraag beknopt?

Is de onderzoeksvraag onderzoekbaar?

Kenmerk Start de onderzoeksvraag met een vraagwoord?

©

Is de onderzoeksvraag afgebakend?

VA

b

N

Is de onderzoeksvraag een probleem waarop je het antwoord

TIP

of d

Hypothese

2

st

uk

nog niet kent?

Om tot een goede hypothese te komen, denk je na over wat je al weet, en formuleer je een

fh o

verwachting (hypothese) die voldoet aan een aantal criteria. Noteer in de mindmap wat je al weet.

pr oe

a

zonnewagen

PROJECT 05

ONDERZOEK

11


b Stel nu een hypothese op die je aan de hand van experimenten kunt aftoetsen. Gebruik de checklist. Nog aanpassen

Is de hypothese afgebakend?

Is de hypothese zinvol?

Is de hypothese beknopt?

Is de hypothese onderzoekbaar?

VA

We denken dat

3

Welke bronnen hanteer je? Lijst ze op.

uk

©

Benodigdheden a

of d

b Onderzoeksplan:

st

� digitaal (met sjabloon, te vinden bij het onlinelesmateriaal) � niet-digitaal c

Welk materiaal heb ik nodig?

fh o

� �

pr oe

� � � �

d

Wie neemt welke CLIM-rol op?

� Organisator: � Materiaalmeester: � Verslaggever: � Bemiddelaar:

12

PROJECT 05

ONDERZOEK

� �

N

c Formuleer je hypothese.

IN

Ja

Kenmerk

.


4

Werkwijze Schrijf stap per stap de werkwijze uit. Gebruik de checklist. Ja

Nog aanpassen

Gebruik je al het materiaal?

Beschrijf je hoe je het materiaal moet gebruiken?

Beschrijf je welke waarneming er moet gebeuren?

Kenmerk

Beschrijf je hoe je de gegevens (waarnemingen) moet

©

uk

st

fh o

of d

VA

N

noteren, filmen …?

IN

a

pr oe

PROJECT 05

ONDERZOEK

13


5

Waarnemingen a

Voer het experiment uit volgens je eigen stappenplan en zet de gegevens in een overzichtelijke tabel. Afstand (m)

Snelheid ( m s)

Tijd (s)

Maak een (digitale) grafiek van de snelheid in functie van de invalshoek van het licht.

pr oe

fh o

of d

st

uk

©

VA

b

N

IN

Invalshoeken van het licht (°)

c

Stel vragen om tot een gerichte waarneming te komen. Noteer die vragen hier.

d

14

Noteer je waarnemingen in je onderzoeksplan.

PROJECT 05

ONDERZOEK


6

Besluit a

Bestudeer je waarnemingen en stel vragen om ze te verwerken.

b

Noteer je verwerking in je onderzoeksplan.

c

Formuleer een antwoord op de onderzoeksvraag.

IN

d Rapporteer: Maak een wetenschappelijk verslag. Deadline:   /  /20

Presenteer het onderzoek. Deadline:   /  /20

7

VA

N

©

Reflectie

-

Wat liep goed? Wat liep fout?

-

Hoe verliep de samenwerking?

-

Vervulde iedereen zijn CLIM-rol?

st

b

Verloop van het experiment:

Resultaat van het experiment: -

Was de hypothese juist?

-

Hoe kun je je resultaten verklaren? Gebruik eventueel bronnen.

-

Welke voorbeelden of toepassingen heb je al opgemerkt in het dagelijks leven?

fh o

of d

a

uk

Sta stil bij het experiment. Vul de onderstaande zaken aan in je onderzoeksplan.

pr oe

PROJECT 05

ONDERZOEK

15