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NwT-Schüler/innen erstellen Erklärvideos und Modelle zum Thema Klimaschutz und Gebäudetechnik

Der Klimawandel und die Möglichkeiten, ihn einzudämmen, sind inzwischen ein regelmäßiges Dauerthema geworden. Dennoch scheint es wichtig, dass Schülerinnen und Schüler immer wieder aufs Neue die Fakten und Zusammenhänge lernen und dass sie außerdem verstehen, welche alltäglichen Maßnahmen jeder und jedes einzelnen dazu beitragen können, die Klimaveränderung möglichst gering zu halten. Dieses Ziel verfolgt die Unterrichtseinheit „Klimaschutz und Gebäudetechnik“ in Klasse 10 im Fach NwT.

Auch dieses Schuljahr fand die Unterrichtseinheit wieder im Rahmen des European Energy Award in Kooperation mit der Stadt Neuenburg statt. Vielen Dank für die Unterstützung!

Erklärvideos

Zunächst erarbeiteten wir die Prozesse der Atmosphäre und lernten, welche menschlichen Aktivitäten diese beeinflussen. Die Schülerinnen und Schüler setzten ihr neu erworbenes Wissen in Erkärvideos um, die sie selbst konzipierten und erstellten. Lernvideos gehören für die Schülerinnen und Schüler inzwischen zum Alltag. Fast jede/r nutzt sie, um Schulinhalte nachzubereiten oder sich auf Klassenarbeiten vorzubereiten. Da liegt es nahe, dass man auch lernt, wie man solche Videos selbst erstellen kann.

Die Ergebnisse können sich sehen lassen:

Gebäudetechnik im Zusammenhang des Klimaschutzes

Anschließend analysierten die Schülerinnen und Schüler ihre Wohngebäude und suchten sich ein Bauelement aus, das sie näher untersuchen und in einem Modell darstellen wollten. In den folgenden Abschnitten erklären die Schülerinnen und Schüler in eigenen Texten jeweils die Hintergründe und das Vorgehen.

Gruppe Mitchell

Dieses Halbjahr war Klimaschutz und Gebäudetechnik unser Thema. Jeder aus unserer Gruppe hat sich ein Bauelement ausgesucht zu dem er einiges recherchiert hat. Für die vertiefte Analyse und den Bau eines Modells mit anschließenden Messungen sollten wir uns auf ein Bauelement einigen. Wir haben uns für das Dach entschieden.

Bei der Vertieften Analyse mussten wir feststellen, dass der Aufbau eines Daches komplizierter ist als es scheint, da es viele Schichten mit unterschiedlichen Dämmmaterialien gibt, die jeweils unterschiedliche Eigenschaften haben. Trotz der vielen Varianten, die für uns auch neu waren, ist der Grundaufbau eines Daches immer derselbe. Unter den Sparren befindet sich die Untersparrendämmung, zwischen ihnen die Zwischensparrendämmung und über ihnen eine Holzverlattung, auf der die Dachbedeckung angebracht ist. Eine weitere wichtige Erkenntnis war, dass die Feuchtigkeit eine wichtige Rolle spielt und eine Dampfsperre an er richtigen Position angebracht werden muss um Probleme und Schäden durch Schimmel zu vermeiden.

Bei unserem Model uns speziell bei den Messungen haben wir uns auf die Albedo spezialisiert.Die Albedo ist die Eigenschaft eines Gegenstands Strahlung zu reflektieren. Dazu haben wir zwei verschiedene Dachbedeckungen gewählt. Die eine Hälfte unseres Daches ist mit normaler Alufolie bedeckt, während die Andere hälfte mit schwarz lackierter Alufolie bedeckt ist.

Dachmodell

Da schwarze Farbe mehr Wärme aufnimmt und helle, spiegelnde Oberfläche diese reflektiert sind wir davon ausgegangen, dass wenn ein Baustrahler als Wärmequelle von oben auf das Dach scheint und wir auf beiden Seiten unter dem Dach messen sowie mit einem Oberflächenthermometer die Oberflächentemperatur messen, bei der schwarzen Seite jeweils höhere Werte rauskommen. Wir haben uns besonders auf die Albedo konzentriert, da dies eine gute und billige Möglichkeit ist das Gebäude bei heißen Temperaturen vor der Wärme zu schützen.

Wir lagen nur bei unserer ersten Vermutung richtig, nämlich dass unter der schwarzen Alufolie eine höhere Temperatur als unter der hellen uns spiegelnden herrscht. Bei den Messungen mit den Oberflächenthermometern kamen Werte, die über 100°C liegen raus, obwohl wir beide Flächen mit der Hand berühren konnten ohne unangenehme Hitze zu spüren.

Zudem ist anzumerken, dass die Messwerte bei der hellen Folie deutlich höher waren als bei der schwarzen und, dass die Ergebnisse stark schwanken. Unsere Hypothese um diese Ergebnisse zu erklären lautet, dass das Oberflächenthermometer die Strahlung, die reflektiert wurde gemessen wurde, denn das würde die höheren Werte bei der hellen Folie erklären. Die Schwankungen kommen wahrscheinlich daher, dass wir nicht immer auf derselben Stelle gemessen haben und die Folie nicht glatt sondern mit vielen Falten auf dem Dach angebracht war. Dies sind allerdings bloß Vermutungen.

Auf unserem Poster, welches hier als PDF vorliegt können sie noch detailliertere Informationen bekommen.

Gruppe Faraday

Dieses Halbjahr war die Aufgabe in NWT ein Bauelement eines Hauses nachzustellen, mit der Ambition die Wärmedämmung des Elements zu simulieren und darzustellen. Wir haben uns für ein Modell der Außenwand eines Hauses entschieden, weil wir den Nutzen der Außenwand und deren Dämmung interessant fanden und zeigen wollten, wozu die Außenwand dient. Bei der vertieften Analyse haben wir festgestellt, dass wir für unsere Wand keine Porotonsteine nutzen können, da sie zu teuer, zu schwer und nicht gut zu verarbeiten sind. Aus diesen Gründen haben wir auf Ytong zurückgegriffen. Wir haben acht Ytong Steine mit Mörtel zu einem Kasten verbunden und zusätzlich noch zwei der vier Wandseiten mit Hartschaumstoff gedämmt um einen Vergleich für die Messung zu haben. Wir haben eine halbe Stunde lang, jede Minute, die Temperatur der gedämmte Wand und die der nicht gedämmte Wand von außen mit einem Oberflächenthermometer gemessen. Bevor wir die Wärmequelle in Form eines Baustrahlers im Inneren des Kastens simuliert haben, haben wir die Temperatur beider Wände von innen gemessen.

Nach dieser Messung haben wir die beiden Wände nochmals Innen gemessen.

Messdiagramm

Poster mit weiteren Informationen (PDF)

Gruppe Schwann

Die Umwelt und vor allem das Klima sind vom Menschen stark betroffen. Er kann positiven und negativen Einfluss darauf haben. Somit gilt die Frage: „Wie bauen wir energiesparend und umweltschonend?“ als eine der schwierigsten in der heutigen Zeit, weil wir alle täglich sehr viel Energie verbrauchen und dadurch die Umwelt schwerwiegend beeinflussen. Damit wir der Komplexität dieses Problems auf den Grund gehen können und es besser verstehen, haben wir im Rahmen unseres Themas „Klimaschutz und Gebäudetechnik“ im NwT-Unterricht Modelle gebaut und Versuche ausgeführt. Für die Modelle und die genauere Betrachtung wählte jede Gruppe ein Bauelement eines normalen Einfamilienhausesauses aus. Unsere Gruppe entschied sich für den Bau eines Fenstermodells. Bevor wir mit dem Bau des Modells(Fensters) und der Durchführung unseres Versuchs anfingen, verschafften wir uns zuerst einen tieferen Einblick in die Art und Weise wie ein Fenster gebaut wird und worauf man achten muss.

Eine oder mehrere Glasscheiben, ein Rahmen und Fensterflügel sind die drei Bauteile eines klassischen Fensters, jedoch lässt sich sehr viel varrieren. Ein Beispiel wäre das weglassen eines Fensterflügels, dadurch würde sich das Fenster nicht mehr öffnen lassen, gleichzetig würde allerdings die Dämmleistung dadurch verstärkt werden. Das bedeutet das Fenster kann die Wärme weniger gut leiten. An diesem Beispiel kann man sehr gut erkennen, dass sich je nach Bauart die Eigenschaften eines Fensters bzw. eines Bauteils verändern können.

Um umweltschondend und energiesparend zu bauen werden Fenster in der heutigen Zeit oft mit mehr als nur einer Glasscheibe gebaut. Um dies zu beweisen entschieden wir uns zwei Modelle eines Fensters zu bauen. Eines mit nur einer Glasscheibe und eines mit drei Glasscheiben. Die Glassscheiben bekamen wir von der Firma Glas-Trösch in Bad Krozingen. Das wäre eine normale Glasscheibe und eine spiezielle Wärmedämmende Scheibe bzw. ein Bauteil bestehend aus drei Glasscheiben die miteinander verbunden sind und somit ein einzelnes Bauteil ergeben. Umd die beiden Teile befestigen zu können fertigten wir zwei gleich große Rahmen aus Holzbalken an in der wir die Glasscheiben mit Silikon fest machten.

Nun ging es an unser Experiment. Für dieses stellten wir eine Vermutung an, sie lautete: „Ein Fenster mit nur einer Glasscheibe dämmt schlechter als ein Fenster mit drei Glasscheiben.“ Um unsere Vermutung zu beweisen bzw. zu widerlegen bauten wir folgenden Versuch auf. Wir stellten vor jedes der beiden Fenstermodelle eine Wärmequelle z.B. einen Baustrahler oder eine Infrarotlampe. Wir haben im Abstand von zwei Minuten die Temperatur auf gegenüberliegenden Seite der Wärmequelle gemessen und notierten die Ergebnisse.

Nachdem wir fetig waren verglichen wir die Werte und unsere Vermutung bestätigte sich. Ein Fenster mit einer Glasscheibe dämmt schlechter als ein Fenster mit drei Glasscheiben. Eine genauere Erklärung und Darstellung lässt sich auf unserem Poster (PDF) finden.

Gruppe Ökotanten

Das Thema unseres Naturwissenschafts- und Technikunterrichts war Klimaschutz und Gebäude Technik. Hierbei haben wir uns vertieft mit Dämmungsarten und Materialien beschäftigt. Innerhalb unserer Gruppe mussten wir uns für ein Bauelement zu diesem Thema entscheiden und eine vertiefte Analyse, ein Modell samt Messungen und einem informativen Poster erstellen. Unsere Gruppe hat sich für ein Satteldach entschieden. Bei unserer vertieften Analyse haben wir herausgefunden, dass bei dem Original-Dach Schwächen bei dem Hitzeschutz vorhanden sind. Das Original-Dach ist ein Satteldach mit Zwischensparrendämmung. Hier dient Mineralwolle als Dammstoff. Wir haben auch herausgefunden, dass ein Dach typische Aufgaben wie beispielsweise Feuchtigkeitsschutz, Windschutz und Wärmedämmung aufweist.

Die Dach- und Konterlattung sorgen als Oberkonstruktion der Sparren für Stabilität. Darunter befindet sich eine wasserdichte Dachhaut, die den Dachraum und den Dämmstoff vor Feuchtigkeit, Wind und Schadstoffe von außen schützen soll. Die Sparren tragen die Auflast des Daches. Zwischen ihnen befindet sich die Zwischensparrendämmung, die als Wärmedämmung fungiert. Durch die dampfdichte Folie wird die Zwischensparrendämmung vor Feuchtigkeit von innen geschützt. Das Kantholz verhindert, dass der Dämmstoff und die Dampfbremse herausfallen. Dazwischen befindet sich die zusätzliche Untersparrendämmung. Sie soll den Hitzeschutz erhöhen. Eine Querverlattung unter der Untersparrendämmung hindert den Dämmstoff daran rauszufallen. Die Innenverkleidung dient zur besseren Transportfähigkeit.

Dachmodell

Dachmodell

Wir haben das Dach-Modell auf ein Wand-Modell gesetzt. Zwischen den Wänden haben wir einen Infrarotstrahler hingestellt. Eine halbe Stunde lang haben wir jede Minute die Temperatur auf der Außenseite des Dach-Modells gemessen. Dabei haben wir jeweils auf der Seite mit Untersparrendämmung und auf der Seite ohne Untersparrendämmung gemessen. Die Messwerte sind nicht ganz eindeutig. Sie schwanken zwischen 21 °C, 8 °C und 24,9 °C. Das Ergebnis unserer Messungen war ein minimaler Temperaturunterschied zwischen der Seite mit der Untersparrendämmung und der Seite ohne Zwischensparrendämmung. Die Seite ohne Untersparrendämmung ist im durchschnitt um 0,41°C wärmer.

Poster mit näheren Details (PDF)

NwT Stufe 10: Die Rolle von Wohngebäuden beim Klimawandel

Im Dezember fand in Paris die Klimakonferenz der UNO statt, bei der globale Ziele und Maßnahmen beschlossen wurden. Währenddessen beschäftigten sich die NwT-Schüler/innen der Klassen 10a und 10b am KGN ebenfalls mit dem Klimawandel: Sie lernten, wie die Prozesse in der Atmosphäre natürlicherweise funktionieren, wie viele Milliarden Menschen sie durch ihre Handlungen verändern und welche Konsequenzen das haben kann.

Anschließend ging es darum, die Rolle der Wohngebäude als eine Ursache des CO2-Ausstoßes zu verstehen und zu lernen, welche Möglichkeiten es gibt, diese CO2-Emissionen zu reduzieren. In diesem Rahmen analysierten die Schüler/innen ihre eigenen Wohngebäude und suchten sich anschließend ein Bauelement aus, um es noch genauer zu betrachten und im Modell nachzubauen. Die Modelle sollten jeweils verschiedene Effizienzstufen der Wärmedämmung abbilden, so dass man diese vergleichen konnte.

Die Modelle wurden von der ersten Zeichnung bis zur kompletten Ausführung von den Schüler/innen selbst erdacht und gebaut. Am Ende führten sie außerdem eine Messung durch, um das Wärmedämmverhalten zu ermitteln. Der Bau der Modelle, das dafür nötige Hintergrundwissen sowie das Experiment am Ende haben die Schüler/innen in Form von Videos dokumentiert.

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Wie auch in den vorigen Durchgängen fand diese Unterrichtseinheit in Kooperation mit der Stadt Neuenburg statt, die sich im Rahmen des European Energy Award ebenfalls auf kommunaler Ebene für den Klimaschutz engagiert. Die Modelle und die Schüler/innen-Videos werden daher ab dem 18.02.2016 auch wieder für einige Zeit in der Stadtbibliothek ausgestellt sein.

Vielen Dank an dieser Stelle für die konstruktive und harmonische Zusammenarbeit, die schon seit vielen Jahren besteht.

Ausstellung der NwT-Gruppe 10bc zu Klimaschutz und Gebäudetechnik

Die Schülerinnen und Schüler der NwT-Gruppe 10bc arbeiteten im zweiten Halbjahr des letzten Schuljahres an einem Projekt zum Thema Klimaschutz und Gebäudetechnik. Nach einer Einführungsphase, in der die Grundlagen des Klimas und des anthropogenen Klimawandels besprochen wurden, ging es um die Rolle von Wohngebäuden im Klimawandel. Die Gebäude machen in Deutschland etwa ein Viertel des Gesamtenergieverbrauchs aus, ca. 85 % dieser Energie werden für Wärme und Warmwasser verbraucht.

Vor diesem Hintergrund analysierten die Schülerinnen und Schüler ihre eigenen Wohngebäude und lernten dabei, wie Wände, Dächer und Fußböden aufgebaut sind und welche Rolle sie im Energiefluss des Gebäudes spielen.

Anschließend bauten Sie Modelle, mit denen sie jeweils ein Bauelement intensiver betrachteten und darstellten. An diesen Modellen wurde getestet und gemessen, wie eine energieoptimierte und eine weniger effiziente Variante sich verhalten. So analysierten sie z.B. einen Wandaufbau, Fußbodenheizungen, verglichen Fußboden und Wandheizung oder auch verschiedene Fenstervarianten.

Aufgrund von Terminkollisionen am Ende des letzten Schuljahrs sind die Modelle sowie die Messergebnisse und Deutungen erst jetzt in der Aula des Kreisgymnasiums Neuenburg ausgestellt.

 

Andreas Kalt

Projekt „Brückenbau“ im NwT-Unterricht der Klasse 9 (2015)

4 Gruppen beschäftigten sich im zweiten Halbjahr mit der Theorie des Brückenbaus. Anschließend wurde jeweils eine Brücke – hauptsächlich aus Holz – gebaut. Diese sind momentan in der Aula des KGN zu besichtigen.

Gruppe Louisa Stoye, Anna Kruska, Jessy Tieu

Wir haben uns von der Rheinbrücke zwischen Neuenburg und Chalampé und der Kleinmann-Brücke inspirieren lassen. Wir haben uns für eine Fachwerk- und Bogenbrücke entschieden.

Als erstes haben wir uns Gedanken über das Material der Brücke gemacht und uns schlussendlich für Holz entschieden. Aufgetretene Probleme wurden sofort besprochen und gelöst. Der Bogen stellte sich als größtes Problem des Projekts dar. Zuerst haben wir das Tragwerk und die Fahrbahn angefertigt und zusammen gebaut. Als zweites haben wir die Widerlager und daraufhin den Bogen befestigt. Zum Schluss haben wir noch Streben mithilfe von Winkeln und Laschen an der Brücke befestigt.
Insgesamt ist unsere Brücke 24 cm hoch und 150 cm lang.

Gruppe Parcival Schneider, Toni Breuer, Ahan Göttl, Kathrin Pauer

Unsere Aufgabe war es, eine Brücke zu konstruieren, die in der Region liegen soll. Wir entschieden uns für eine Fahrradbrücke über den Rhein, an der Grißheimer Panzerplatte. Unsere Brücke sollte stabil und trotzdem elegant aussehen. Mit diesen Vorgaben bauten wir eine Schrägseil-Brücke. Eine Schrägseil-Brücke ist eine Brücke, bei der die Seile direkt an der Fahrbahn und an den Stützpfeilern, Pylonen genannt, angebracht sind. Nachdem wir eine technische Zeichnung, zu unserer Brücke, angefertigt hatten, begannen wir mit dem Bau. Wir sägten die einzelnen Bauteile aus Holzbrettern und Holzplatten zu Recht, die uns die Schule gestellt hatte, und konnten somit alle Einzelteile im richtigen Maßstab zusammenbauen. Probleme ergaben sich nur vereinzelt, zum Beispiel bei der Befestigung der Seile, oder dem Anbringen eines Geländers, gegen das wir uns am Ende entschieden. Solche Probleme wurden allerdings schnell überwunden. Nachdem wir die Brücke gebaut hatten, entwarfen wir ein Plakat zur Präsentation.

Gruppe Viktoria, Hanna & Annika

Unsere Gruppe hatte das Ziel am Ende des Jahres ein Modell einer stabilen Hängebrücke für Fußgänger und Fahrradfahrer selbst gebaut zu haben. Wir orientierten uns an der Golden Gate Bridge und passten unser Modell der Umgebung am Rhein an, denn dort sollte unsere Brücke eine Verbindung zwischen dem Fahrradweg auf der deutschen Seite und dem Weg auf der französischen Rheininsel bilden.
Schon vor dem Bau stießen wir auf einige Probleme, die vor allem den Maßstab und einzelne Bauteile wie die Verankerung der Seile betrafen.

Doch mit vielen neuen Ideen hatten wir schließlich einen genauen Bauplan von unserer Brücke.
Als Material verwendeten wir hauptsächlich Holz. Wir fertigten daraus die Fahrbahn, die Pylonen (Pfeiler) und ihre Widerlager. Für die langen Seile nutzen wir Stahlseile, an dem wir die kürzeren senkrechten Seile aus Angelschnur mit Quetschperlen befestigten. Mit dem Ergebnis von 4kg bei einem Belastungstest sind wir mit unserer Brücke sehr zufrieden.

Gruppe Aaron, Marc und Dominik

Als Erstes haben wir uns einen Brückentyp ausgesucht. Danach haben wir im Internet nach einem Platz gesucht, wo wir die Brücke hinstellen würden. Dort haben wir uns die Deutzer Brücke in Köln ausgesucht. Als nächstes haben wir eine technische Zeichnung unserer geplanten Brücke angefertigt und die Materialkosten geplant. Anschließend haben wir die benötigten Bauteile gekauft. Dort gab es ein Problem: Die Stahlschnur war zu teuer. Dann haben wir eine stabile Schnur gekauft. In der nächsten Stunde haben wir dann angefangen die Bodenplatte mit den Pfeilern zusammen geschraubt und in die Pfeiler jeweils 4 Löcher für die Schnüre gebohrt. Danach haben wir in die Fahrbahn auf jeder Seite 8 Löcher für Ohrschrauben gebohrt. Dann haben wir in 4 kleine Holzstangen auch nochmals 4 Löcher gebohrt, durch die später dann die Schnur führt. Die 4 Holzstangen haben wir unter die Ohrschrauben geklemmt und dann die Schnüre durch die Ohrschrauben und die Stangen gefädelt. Dort trat dann das nächste Problem auf: Die Knoten an denen die Schnur mit den Ohrschrauben festgemacht ist. Nachdem wir mehrere Stunden lang versucht haben die Knoten festzumachen bis wir es dann geschafft haben, indem wir alle Knoten gleichzeitig festgezogen haben. Als die Brücke soweit fertig war ist sie zu sehr hin und her geschwungen um das zu beheben haben wir noch 2 kleine Holzstückchen an der Innenseite der Pylonen befestigt.

NwT 9: Projekt Brückenbau 2014/2015

Gruppe 1

In unserem diesjährigen NWT-Projekt “Brückenbau“ haben wir uns an dem Beispiel der Lupu-Bridge, welche in Shanghai steht, inspirieren lassen.

Fotograf: Glabb, CC BY-SA 3.0

Wir begannen damit, dass wir uns überlegten, aus welchen Materialien wir die Brücke bauen sollten. Schlussendlich haben wir uns für Holz entschieden, da es am leichtesten zu verarbeiten ist.

Wir fingen mit der Fahrbahn an und machten mit den, wie sich herausstellte, ziemlich anspruchsvollen Bögen weiter.

Zum Schluss bemalten wir alle Teile, bauten sie zusammen und setzten die fertige Brücke auf die Holzplatte, welche den Untergrund darstellt.

Jakob, Edgar, Julia

Gruppe 2

Unsere Brücke, die Stamford Bridge, ist nach dem Vorbild der Golden Gate Bridge gebaut. Wir haben die Pylonen, die Pfeiler, der Golden Gate Bridge nachempfunden, jedoch haben wir uns bei der Aufhängung an der Art einer Schrägseilbrücke in Harfenform orientiert.

Zunächst haben wir die Pylonen konstruiert, indem wir jeweils vier Holzlatten zusammen geleimt und später Löcher in die Pylonen gebohrt haben.

Anschließend bearbeiteten wir die Fahrbahn. Wir sägten sie zurecht, sägten die Einkerbungen für die Pylonen aus und bohrten Löcher für die Kabel.

Die Kabel trennten wir in einer Länge von 1,50m ab, führten sie durch die gebohrten Löcher und befestigten sie an der Fahrbahn.

Zuletzt malten wir die Brücken und den Untergrund an.

Natascha, Franziska, Isabell

Gruppe 3

Bevor wir das Projekt starten konnten, mussten wir uns erst die nötige Theorie aneignen. Anfang November konnte es dann aber anfangen. Zuerst überlegten wir uns, was für eine Brücke wir bauen wollen. Wir entschieden uns für eine harfenförmige Schrägseilbrücke. Zuerst suchten wir uns das benötigte Material. Der Bau der Brücke verlief reibungslos bis zu dem Punkt an dem wir die Seile einspannen und befestigen mussten. Doch auch dies lies sich durch Absprache und Ideensammlung lösen. Als nächstes erwies sich das Problem, die Seile auf Spannung zu halten. Dieses Problem ließ sich aber durch die Ersetzung des Eigengewichts lösen. Letztlich erbauten wir eine Brücke, die eine Spannweite von 1,30m hatte und ca. 90cm hoch ist.

Dominic Rueb, Dominik Wilhelm, Jonas Lang

Gruppe 4

Ende Oktober fingen wir mit dem Bau unserer Brücke an. Nachdem wir die nötigen Materialien wie z.B. Pylone, Fahrbahn und Grundplatte zusammen hatten, ging es auch schon direkt los. Der Bau lief planmäßig ab, Probleme wurden sofort besprochen und Lösungsansätze in der Gruppe gefunden. Schließlich beendeten wir den Bau der ca.1.60 m lange Schrägseilbrücke. Da wir schneller fertig wurden als geplant, haben wir die Brücke abschließend mit zahlreichen Autos dekoriert.

Frank, Julian, Patrick

Alle Brücken können Sie bis Ende Januar in der Aula betrachten.

NwT 10a: Ausstellung zum Thema »Unser Haus – Fit für die Zukunft« 2015

Was genau hat es mit dem Klimawandel auf sich und welche Rolle spielen unsere Häuser beim Schutz des Klimas? Dieser Frage gingen die NwT-Schülerinnen und -Schüler der Klasse 10a am Kreisgymnasium Neuenburg in den vergangenen Monaten nach. Das Projekt »Unser Haus – Fit für die Zukunft« entstand in Kooperation mit der Stadt Neuenburg im Rahmen des European Energy Award sowie mit dem Freiburger Verein fesa e.V., der sich seit vielen Jahren für den Klimaschutz und alternative Energien einsetzt.

 

Im Fach Naturwissenschaft und Technik lernten die Schülerinnen und Schüler zunächst, wie das Klimasystem funktioniert und welche menschlichen Einflüsse für den Klimawandel verantwortlich sind. Im nächsten Schritt untersuchten sie die eigenen Wohngebäude auf ihre klimabezogenen Eigenschaften und suchten sich schließlich ein Bauelement aus, das sie näher unter die Lupe nehmen wollten. Die Aufgabe bestand darin, die energetischen Eigenschaften dieses Bauelements gründlich zu verstehen und diese in einem Modell anschaulich darzustellen. Außerdem sollten die Schülerinnen und Schüler an diesem Modell die Unterschiede zwischen einer besonders klimaschonenden und einer weniger effizienten Bauweise aufzeigen, indem sie den Wärmedurchgang durch die beiden Varianten messen.

So entstanden im Laufe des Schulhalbjahres vier Modelle, welche die Schülerinnen und Schüler von der ersten technischen Zeichnung bis zur fertigen Umsetzung eigenverantwortlich konstruierten: Ein Stück Giebeldach, ein Betonflachdach, ein Stück Mauerwerk und ein Fenster-Modell. Die Erkenntnisse der Analyse sowie die Messergebnisse des Experiments zum Wärmedurchgang durch das jeweilige Bauteil wurden auf Postern dokumentiert.

Die Modelle und die Poster sind vom 22.01. bis zum 11.02.2015 in der Stadtbibliothek Neuenburg ausgestellt und können dort zu den Öffnungszeiten betrachtet werden.

Dank der freundlichen Unterstützung der Stadt Neuenburg konnten diese Poster professionell gedruckt werden. Auf der Seite von fesa e.V. gab es Förderung sowohl aus Mitteln der Glücksspirale des Ministeriums für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft als auch aus dem Innovationsfonds Klima- und Wasserschutz von badenova AG & Co. KG.

Brückenkonstruktion im NwT-Unterricht der Klasse 9b

Die Schülerinnen und Schüler der 9b entwarfen und konstruierten im NwT-Unterricht verschiedene Modellbrücken. Hier sind ihre Erfahrungsberichte.

Gruppe Newton

Am Kreisgymnasium Neuenburg hatten die 9. Klassen dieses Jahr im Fach NWT den Projektauftrag eine funktionstüchtige Modellbrücke zu konstruieren. Dies ist allen Gruppen gut gelungen. Es sind zum Teil beeindruckende Ergebnisse erzielt worden.

Unser Ziel war es, eine Schrägseilbrücke nach dem Vorbild der Rheinbrücke in Wesel zu bauen. Trotz einiger Materialmängel und anderer Probleme haben wir unser Ziel im vorgegebenen Zeitraum erreicht. Unsere Brücke hat nur einen asymmetrisch platzierten Pylon. Die Konstruktion besteht zum größten Teil aus Holz und wird mit Gewindestangen, Schrauben und Nägeln zusammengehalten.

Dieses Projekt hat die Zusammenarbeit im Team gefördert und unser technisches Verständnis von Statik (z.B. bei Brücken) verbessert.

 

Gruppe Helmholtz

Wir erhielten den Projektauftrag ein Brückenmodell zu konstruieren. Zunächst teilten wir die NWT Klasse in drei kleinere Gruppen auf, die jeweils eigenständig eine Brücke erbauten.

Zunächst wählte jede Gruppe ihr Material und den Brückentyp. Somit kamen wir alle zu der Entscheidung, Holz zu verwenden, welches Herr Kalt, unser NWT-Lehrer, besorgte. Unsere Gruppe entschied sich für den Brückentyp Hängebrücke. Unser Modell war im Maßstab 1:100 und sollte über den Rheinkanal führen.

Die Spannweite im Realen musste ca. 200 m betragen, also im Modell zwei Meter. Zur Orientierung fertigten wir eine Skizze an (Maßstab 1:1000) und besprachen sämtliche Probleme, die beim Bau auftreten könnten, wie beispielsweise unser Fußgängerweg. Das Problem damit war, dass wir zuerst auf beiden Seiten einen Fußgängerweg errichten wollten, aber dann die Fahrbahn zu schmal wäre, und man sich eingeengt fühlen würde. Die Lösung war simpel: Wir beschränkten den Fußgängerweg auf eine Seite, da im Realen auch nur eine Fußgängerseite vorhanden ist.

Ein weiteres Problem war, dass wir Angst hatten, dass die Brücke einknickt, weil die Pylonen im Modell sehr klein wirkten und den Anschein hatten, dass sie die Brücke nicht tragen und diese in der Mitte einknickt. Die Lösung: Wir stellten uns die Brücke im Realen vor – auch die Pylone: im Realen sind sie 20 m hoch und 2 × 1,5 m breit.

 

Gruppe Fraunhofer

Standort und Materialien

Wir haben die Brücke am Schulteich gebaut, da der Abstand der Ufer dort ideal ist und man die Materialien leicht dort hin transportieren kann. Unsere Brücke ist eine Schrägseilbrücke, da diese kostengünstig ist und weniger Material braucht als eine Hängebrücke. Als Material haben wir Holz gewählt, da es leicht zu besorgen ist aber trodtzdem für unsere Zwecke stabil genug.

Ideenfindung und Vorbild

Unsere Brücke orientiert sich an dem Vorbild der Severinsbrücke Köln. Diese Brücke ist, wie unsere Brücke, ebenfalls eine asymmetrische Schrägseilbrücke mit nur einem Pylon. Unsere Brücke musste eine asymmetrische Schrägseilbrücke werden, da die Gegebenheiten des Standortes uns keine andere Wahl ließen. Anfangs wollten wir eine Bogenbrücke aus Stein bauen, allerdings ist dies nicht zu realisieren über die erforderliche Länge. Somit hatten wir die Wahl zwischen einer Hänge- oder Schrägseilbrücke. Wir entschieden uns letztendlich für eine Schrägseilbrücke, da wir nur auf eine Seite einen Pylon hinstellen können.

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Maße und Daten

Die Brücke ist 4,2 m lang und hat eine Breite von 0,6 m. Sie ist eine Schrägseilbrücke mit einem Pylon, der trapezförmig und 2,6 m hoch ist. Der Pylon hat eine obere Breite von 0,3 m und eine untere Breite von 1,2 m.

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Probleme und ihre Lösungen

Jedoch traten bei dem Bau unserer Brücke auch einige Probleme auf. So bog sich unsere Fahrbahn anfangs noch viel zu stark durch. Doch nach einiger Überlegung konnten wir die Lösung in Form von langen Kanthölzern, die die Fahrbahn von oben stabilisieren, finden. Ein weiteres Problem war, dass der Pylon oben zu schmal war, sodass man nicht mehr gerade drunter durchgehen konnte. Infolgedessen bauten wir eine Querlatte am oberen Ende des Pylons ein, die diesen deutlich verbreitert.

 

Fazit

Abschließend lässt sich sagen, dass der Bau unserer Brücke sich schwieriger gestaltet hat als erwartet. Jedoch konnten wir sie, mit etwas Stress zum Ende hin, schließlich doch noch fertig stellen.