In der Super Car Unit untersuchen die Schüler Messungen, Geschwindigkeit und die Beziehung zwischen Geschwindigkeit und Energie, indem sie das aus dem VEX GO Kit gebaute Super Car erkunden.
Was ist Messung?
Messungen sind Datensammlungen wie Länge, Gewicht, Menge oder Größe eines Objekts. Diese quantitativen Informationen können zum Vergleich mit anderen Objekten oder Ereignissen verwendet werden. Die Maße für Vergleiche sollten in den Einheiten identisch sein. Diese Messungen können mit direkt standardisierten Einheiten wie dem metrischen System durchgeführt werden. Oder mit indirekten, nicht standardmäßigen Einheiten wie der Verwendung von Blöcken oder Haftnotizen, die auch als Vergleichsmessungen bezeichnet werden. Vergleichsmessungen beinhalten Schätzungen.
Was ist Geschwindigkeit?
Die Geschwindigkeit ist ein Maß für die zurückgelegte Strecke in einer Zeiteinheit. Zu den Standardmaßen für Geschwindigkeit gehören Kilometer pro Stunde (km/h) und Meilen pro Stunde (mph). Da es sich um eine Messung über einen längeren Zeitraum handelt, sollte die Geschwindigkeit als Durchschnittsgeschwindigkeit und nicht als Konstante betrachtet werden. Verwenden Sie diese Formel, um die Durchschnittsgeschwindigkeit zu berechnen:
| Durchschnittsgeschwindigkeit = | Gesamtentfernung |
| Verstrichene Zeit |
Diese Einheit konzentriert sich auf die Durchschnittsgeschwindigkeit des Superautos. Wenn ein Auto beispielsweise 20 Sekunden braucht, um von einem Stoppschild zu einem anderen zu gelangen (305 Meter (~1000 Fuß) voneinander entfernt), dann beträgt die Geschwindigkeit des Autos 15 Meter (~50 Fuß) pro Sekunde. Aber das Auto wird sich während der gesamten Fahrt nicht mit einer Geschwindigkeit von 15 Metern (~50 Fuß) pro Sekunde bewegen. Ein Auto muss aus einer Vollbremsung herauskommen und entsprechend beschleunigen, bevor es wieder langsamer wird, um am nächsten Stoppschild anzuhalten. Die Geschwindigkeit misst nicht die Richtung des Objekts, sondern lediglich die Geschwindigkeit, mit der sich das Objekt bewegt.
Wie hängt Energie mit Geschwindigkeit zusammen?
Geschwindigkeit ist ein Maß für Energie. Je schneller sich ein Objekt bewegt, desto mehr Energie besitzt es. In dieser Einheit werden die Schüler gebeten, anhand von Beweisen den Zusammenhang zwischen Geschwindigkeit und Energie zu erklären. Dies basiert auf dem Next Generation Science Standard (NGSS) 4-PS3-1.
Der Antrieb des Superautos erfolgt durch die Energieübertragung zwischen der Drehung des orangefarbenen Knopfs, dem Gummiband und den Rädern. Je mehr Schüler den Knopf und das Gummiband drehen, desto mehr Energie hat das Superauto und desto schneller fährt das Superauto. Während NGSS den Schülern dieses Konzept erklärt, dass Geschwindigkeit und Energie in einem positiven Zusammenhang zueinander stehen, stellt es eine Grenze dar, dass Schüler nicht anhand quantitativer Messungen beurteilt werden sollten, die Energie und Geschwindigkeit vergleichen.
Was ist eine Variable?
In der Mathematik wird eine Variable meist als Buchstabe (x oder y) dargestellt und stellt einen unbekannten oder sich ändernden Wert dar. In der Mathematik gibt es zwei Variablen: unabhängige und abhängige. Die unabhängige Variable ist der Eingabewert (x) und der abhängige Wert (y) hängt vom Eingabewert ab.
In der Wissenschaft stellen Variablen physikalische Eigenschaften dar, die nicht gleich bleiben. Die unabhängige Variable wird vom Wissenschaftler oder Studenten absichtlich verändert, während sich die abhängige Variable im Verlauf des Experiments ändert. Im Gegensatz zur Mathematik enthalten wissenschaftliche Experimente Kontrollvariablen. Kontrollierte Variablen bleiben während des gesamten Experiments konstant.