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Homepage > Aktivitäten > Mechanik > Bewegung > Ich bin öko-mobil! > Große Erfindungen > 3: Das Fahrrad > Wie funktioniert ein Fahrrad?

3.2: Wie funktioniert ein Fahrrad?

Autor/inn/en:
Publikation: 9.3.2015
Lernstufe: 3
Übersicht: Untersuchung der Funktionsweise eines Fahrrads
Angestrebte Kenntnisse:
  • Beim Fahrrad wird eine Bewegung der Muskeln in eine mechanische Drehbewegung der Räder umgewandelt.
  • Die Bewegung der Beine macht, dass sich die Tretkurbel dreht.
Wortschatz: Drehbewegung, Bewegungsübertragung, Bewegungsumwandlung
Dauer: 1 Stunde 30 Minuten
Material: Für die ganze Klasse:
  • ein Fahrrad
Herkunft: La main à la pâte, Paris

Ausgangsfrage

Zu Beginn der Unterrichtsstunde sollen die Schüler ein Fahrrad zeichnen und die Zeichnung mit einer Legende versehen. Alternativ oder zusätzlich können sie einige Sätze schreiben, um die Funktionsweise eines Fahrrads zu erläutern. Sie haben zunächst weder das Fahrrad im Blickfeld noch ein Foto oder eine Zeichnung eines Fahrrads zur Hand.

Pädagogische Anmerkungen

  • Es mag trivial erscheinen, die Schüler ein Fahrrad zeichnen und seine Funktionsweise erklären zu lassen, ist es aber durchaus nicht. Die "Illu­sion des Wissens" ist in den kognitiven Wissenschaften ein bekanntes Phänomen: Man denkt, man wisse, wie ein vertrautes Gerät funktio­niert, weil man es täglich benutzt. Wenn man es aber erklären soll, stellt man fest, dass man überhaupt nicht weiß (oder nur ganz grob), wie es tatsächlich funktioniert.
  • Diese Aufgabe hält selbst in einer 6. Klasse einige Überraschungen be­reit: Manche Schüler zeichnen das Vorderrad (anstatt des Hinterrads) als Antriebsrad, andere zeichnen die Tretkurbel nicht unterhalb des Sattels, sondern an eins der beiden Räder. Wieder andere "vergessen", dass die Kette aus einzelnen Gliedern besteht.
  • Es empfiehlt sich also, sich für diese Übung, so einfach sie auch schei­nen mag, hinreichend Zeit zu nehmen.


Schülerzeichnungen zur Funktionsweise eines Fahrrads

Abb. 1: Beispiele von Schülerzeichnungen (zum Vergrößern auf das Bild klicken): a) Die Kette verbindet beide Räder mit dem Kettenblatt der Tretkurbel. b) Das Vor­der­rad ist das Antriebsrad, obwohl laut Legende das Hinterrad dafür sorgt, dass sich das Fahrrad vorwärtsbewegt. c) Hier ist die Übertragungsmechanik richtig wie­dergegeben, aber es fehlt der Rahmen des Fahrrads [1].

Wenn die Schüler (nach etwa 20 Minuten) mit ihrer Zeichnung und der Legen­de fertig sind, wird ihnen das reale Fahrrad präsentiert, das sie beobachten und un­tersuchen können. Anschließend haben sie noch einmal 20 Minuten, um ihre Zeichnungen zu korrigieren und zu vervollständigen. Diesmal arbeiten sie in kleinen Gruppen.

Foto: Zwei Mädchen untersuchen ein Fahrrad

Abb. 2: Zwei Mädchen untersuchen ein Fahrrad [1].

Gemeinsame Erörterung

Die Klasse erstellt nun gemeinsam eine schematische Zeichnung zur Funktions­weise des Fahrrads. Es genügt an dieser Stelle, wenn die Beschreibung sich auf den einfachen Antrieb beschränkt (tritt man in die Pedale, dreht sich die Kette, die wiederum das Hinterrad in Bewegung versetzt) und die bereits ge­lernten Begriffe erscheinen (Kette, Kettenblatt, Zahnkranz, Tretkurbel usw.). Die Gangschaltung ist Gegenstand der übernächsten Unterrichtsstunde.

Zusammenfassung

Falls die Klasse vor dieser Unterrichtseinheit zum Fahrrad bereits das Thema Energie bearbeitet hat (siehe "Mit welchen Energiequellen werden die ver­schiedenen Verkehrsmittel betrieben?"), ergibt sich hier eine Verbindung: Fahrrad und Fahrer bilden eine "Maschine", und die Schlussfolgerung könnte lauten:

Beim Fahrrad wird eine Bewegung der Muskeln in eine mechanische Dreh­bewegung der Räder umgewandelt.

Wenn noch nicht über Energie gesprochen wurde, ist die Schlussfolgerung einfacher, zum Beispiel:

Die Bewegung der Beine macht, dass sich die Tretkurbel dreht.


Fußnote

1: Abb. 1: 1.-6. Klasse von Marion Olivier und Marie Mellet (Paris), 6. Klasse von Sophie Gouet (Paris) und 5. Klasse von Cécile Perrin (Kremlin-Bicêtre)
Abb. 2: 5. Klasse von Jean-François Schelcher (Rosheim)

Letzte Aktualisierung: 18.1.2017

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