Videoproduction: FreeLens
Die Challenge
Beim Take-Off Challenge bauen die Schülerinnen und Schüler ein Fahrzeug, das sich ausschließlich mithilfe von Windenergie fortbewegt. Ziel ist es, einen Segelauto zu konstruieren, der durch den Wind eines Ventilators eine Strecke von 3 Metern so schnell wie möglich zurücklegt.
Die Challenge verbindet kreatives Bauen mit naturwissenschaftlichen Grundlagen wie Aerodynamik, Windenergie und Reibungskräften.
Besonders spannend ist, dass es keine Bauanleitung gibt. Die Lernenden erhalten lediglich Material und die Aufgabenstellung. Wie das Segelauto aussehen soll und wie es gebaut wird, entscheiden die Teams selbst.
Eckdaten
- Thema: Physik, Aerodynamik, Windenergie
- Dauer: 40-50 Minuten
- Teams mit 3 Personen
- Vorbereitung: + (wenig Vorbereitung)
Regeln
- Das Segelauto darf nur durch den Wind des Ventilators angetrieben werden. Anschieben ist nicht erlaubt.
- Die Teams dürfen ihr Fahrzeug beliebig oft testen und verbessern.
- Gewonnen hat das Team, das die 3-Meter-Strecke in der kürzesten Zeit zurücklegt.
Ablaufempfehlung:
- Teams mit bis zu 4 Personen bilden
- 5 Minuten Planungsphase (ohne Bauen)
- 20–30 Minuten Bau- und Testphase
- Anschließend das Rennen mit Zeitmessung durchführen
Material
Grundmaterial pro Team:
- Karton (z. B. Kartonplatte als Fahrgestell)
- Papier
- Holzspieße
- Strohhalme
- 1 Rolle Klebeband (z. B. Scotch)
- 4 Räder (gekauft oder selbst gebaut)
Optional können weitere Materialien ergänzt werden, um die Kreativität zu fördern.
Sonstiges Material :
Einen oder mehrere Ventilatoren
Etwas (z.B. Klebeband) um die Strecke zu markieren
Optional: Massband um die Strecke abzumessen
Los geht’s!
Phase 1: Beratungszeit (5 Minuten)
Bevor die eigentliche Challenge beginnt, haben die Teams 5 Minuten Zeit, um ihr Design zu planen. Eine Beratungszeit ist wichtig, damit die Schülerinnen und Schüler sich nicht planlos in die Challenge stürzen. Jedes Teammitglied seine Ideen miteinbringen können. In der Forschung würden wir diesen Schritt „Hypothesen-Formulierung“ nennen.
Phase 2: Bau- und Testphase (20-30 Minuten)
Nach Ablauf der Beratungszeit können die Teams nun anfangen zu bauen. Die Test-Strecke sollte jetzt schon festgelegt und markiert sein, damit die Teams ihr Fahrzeug jederzeit testen können, um ihr Design dementsprechend auszubessern. Dies ist die Experiment-Phase.
Phase 3: Das Rennen
Lasst die Segelautos nun nacheinander die Strecke abfahren und messt jeweils die Zeit. Das schnellste Auto gewinnt! Und wer ein schnelleres Auto baut als Joseph, kann ganz besonders stolz sein 😉 Haben deine Schüler(innen) seinen Rekord von 9 Sekunden und 50 Sekunden geknackt? (Zu Josephs Verteidigung: Als Untergrund hatte er Teppichboden – nicht die beste Voraussetzung)
Phase 4: Diskussion und Schlussfolgerung
- Welches Modell war am besten – und warum?
- Was ist am wichtigsten: die Größe, die Form oder die Position des Segels?
- Wie könnte man die Teamarbeit verbessern?
Diskutiert diese Fragen in der Abschlussphase.
Schon kleine Veränderungen im Design – etwa bei Größe, Form oder Position des Segels, bei der Windschnittigkeit oder bei der Reibung der Räder – können einen großen Einfluss auf die Geschwindigkeit haben.
Tipps aus unseren Tests
- Räder sind oft am schwierigsten zu beschaffen. Alternativen sind selbstgebaute Räder aus Plastikdeckeln (mit heißem Nagel ein Loch in die Mitte machen) oder zugeschnittene Korken.
- Bei jüngeren Schülerinnen und Schülern oder um Zeit zu gewinnen kann die Lehrkraft beim Vorbereiten der Achsen helfen oder diese vorab herstellen.
- Ein Bild eines Segelboots kann als Impuls dienen, ohne eine konkrete Lösung vorzugeben. Gleichzeitig kann dies jedoch auch kreatives Denken einschränken.
- Die Bauzeit kann angepasst werden, zu viel Zeit nimmt jedoch oft die Dynamik aus dem Challenge. Zu wenig Zeit kann zu enttäuschenden Resultaten führen.
Lernziele
Durch den Take-Off Challenge lernen die Schülerinnen und Schüler:
- grundlegende Prinzipien von Windkraft und Energieübertragung kennen
- den Einfluss von Aerodynamik und Reibung praktisch zu erforschen
- im Team zu planen, zu kommunizieren und effizient zu arbeiten
- aus Tests und Fehlern zu lernen und ihr Design gezielt zu verbessern
Autorin: Lucie Zeches (FNR)
Editor: Joseph Rodesch (FNR)
Die Ausarbeitung dieser Rubrik wurde von science.lu in Kooperation mit dem Script (Service de Coordination de la Recherche et de l´Innovation pédagogiques et technologiques) durchgeführt.
