Title: Universelles Textfeld_343
Course: Drehmoment bei E-Fahrrädern / 10

Lehreranleitung/Didaktischer Kommentar

Das Modul kann in der 10. Klasse im Fach Physik bearbeitet werden.

Die Idee zu diesem Modul:

Ich bin Schülerin oder Schüler und möchte etwas für die Umwelt tun. Deswegen will ich mich nicht mehr von meinen Eltern mit dem Auto oder mit dem Diesel-Bus des ÖPNV zur Schule bringen lasse.  Dafür brauche ich aber ein E-Fahrrad, sodass ich nicht vollkommen verausgabt an der Schule ankomme, denn ich wohne im Bergland, so wie in Pforzheim. Im Fahrradladen sehe ich verschieden E-Fahrräder und stehen so Angaben wie „60 N·m“ oder „75 N·m“ oder „90 N·m“ dran.  Was soll ich denn nehmen?  Und: was sagt denn die Angabe überhaupt aus?

Erwartetes Vorwissen:
Einfache Zusammenhänge zwischen dem Weg x(t) oder s(t), der Geschwindigkeit v(t) und der Beschleunigung a(t) bei Bewegungen mit konstanter Geschwindigkeit v=const oder bei Bewegungen mit konstanter Beschleunigung a = const > 0 beziehungsweise konstanter Verzögerung
a = const < 0.  Das Newton’schen Kraftgesetz F(t) = m·a(t).

Aus der Mathematik: Dreieck und Pythagoras.

Neu vermitteltes Wissen:
Drehmoment M(t) = Kraft F(t) × Hebelarm h.

Mit dem Modul kann für die gewählte Beispielstrecke berechnet werden, welcher E-Antrieb am Fahrrad bereits reicht, um mit maximal möglicher Geschwindigkeit eine (steile) Straße hochzufahren.

Ergebnis:
Schülerinnen und Schüler mit geringer Masse haben keinen Vorteil, E-Fahrrädern mit sehr großen Drehmomenten zu kaufen. Denn die maximal erreichbare Geschwindigkeit von max. 25 km/h lässt sich bereits mit weniger Drehmoment erreichen. Nur dann, wenn die Schülerinnen und Schüler eine große Masse haben, sollte auch ein E-Fahrrad mit großem Drehmoment gekauft werden.  Dieses Ergebnis kann von den Schülerinnen und Schülern mit dem Wissen aus der Physik und einer einfachen Anleitung (dem Moodle-Kurs) selbstständig erarbeitet werden.