Autor: web1342

Energie

Energie

  • ist eine fundamentale physikalishe Größe.
  • kann in einem abgeschlossenen System weder vermehrt noch vermindert werden (Energie – Erhaltungsgesetz)
  • Energie ist z.B. nötig um:
  • einen Körper (entgegen einer  Kraft) zu bewegen
  • eine Substanz zu erwärmen
  • ein Gas zusammenzudrüken
  • im leeren Raum matrielle Teilchen etstehen zu lassen
  • elektromagnetische Wellen abzustrahlen
  • elektrischen Strom fließen zu lassen
  • jede Art von Warenproduktion zu ermöglichen
  • Lebewesen das Leben zu ermöglichen
  • in einem Reibungsfreien, mechanischen System bleibt die Gesamtenergie immer gleich, wenn sie von außen nicht beeinflusst wird.

Energieformen

  • Mechanische Energie
  • Chemische Energie
  • Thermische Energie
  • Elektrische Energie

Physikalische Arbeit

Arbeit = Kraft * Weg/W = F * S [Nm]
Anders ausgedrückt: es wird physikalische Arbeit verrichtet, wenn eine Kraft längs eines Weges angewandt wird. Holz verbrannt, wird die gespeicherte Energie
Das Produkt aus Kraft und Weg ändert sich nie (Die goldene Regel der Mechanik)

Energie-Speicher

Die Sonnenenergie ist im Holz des Baumes gespeichert.Wird das Holz verbrannt ,wird die gespeicherte Energie wieder frei.
Allerdings werden nur 0,1% des gesamten, auf die Erde fallenden Sonnenlichts durch natürliche Photosynthese gespeichert und in Biomasse umgewandelt.

 

Welches Problem und wie wir es lösen wollen.

Unser Problem ist, dass im Winter das Trinkwasser der Hühner einfriert. Wie wir es lösen wollen, ist mit einem programmierten Arduino. Im Winter hat es natürlich Minusgrade, wir rechnen mit maximal -10°. Wir überwachen die Wassertemperatur mit einem Thermometer, das am Arduino angeschlossen ist.

Das ist ein Arduino

Der Arduino ist ein Micro-Controller, den wir so programmieren, dass, wenn das Wasser unter +1°C fällt, es den Wärmestab aktiviert und so das Wasser aus der Gefrierzone bringt. Außerdem haben wir in einer früheren Leitstudie schon eine automatische lichtsensible Hühnerstalltür gebaut, die oft nicht richtig zu/auf geht. Auch diese Funktion lassen wir vom Arduino überwachen und den Zustand der Tür (gemeinsam mit der Temperatur im Hühnerstall und der Wassertemperatur) über eine Handy-App ausgeben.

Ohmsches Gesetz

Versuch Ohmsches Gesetz

Wir haben mit Hilfe des Ohmschen Gesetzes die Stromstärke durch einen Widerstand berechnet, bei dem eine bestimmte Spannung angelegt ist. Die Werte waren U = 9V, R = 33Ohm. Das Ergebnis: (I=U/R) I = 0,273A (man kann auch sagen: 273mA).
Danach haben wir das Ergebnis durch einen Versuch verifiziert.
Versuchsaufbau:

Tatsächlich sind rund 270mA durch den Widerstand geflossen. Der Widerstand war demnach tatsächlich 33,33 Ohm. Das kommt daher, da jedes elektronische Bauelement Toleranzen besitzt, also nicht genau den Wert hat, der auf dem Bauteil angegeben ist. Auf unserem Widerstand, den wir im Versuch verwendet haben, war +/-5% aufgedruckt – ein Hinweis auf die Toleranz. Der Widerstandswert kann also maximal um 1,65 Ohm (=5% von 33 Ohm) größer oder kleiner sein (34,65 bzw. 31,35 Ohm).

Ohmsches Gesetz


U = Spannung [V]
I = Stromstärke [A]
R = Widerstand [Ω]
P = Leistung [W]
U=R*I
I=U/R
R=U/I

Elektrische Leistung

P=U*I
I=U/P
U=I/P

Ohmsches Gesetz in Verbindung mit elektrischer Leistung

P=U*I
P=R*I*I
P=R*I²

P=U*I
P=U*U/R
P=U²/R
 
 

Bohren

Bohrer

Wenn man Werkstücke mit Schraubverbindungen zusammenfügen will, muss man zunächst ein Loch in das / die Werkstücke bohren. Dazu benötigt man Bohrer und Bohrmaschinen. Zunächst zu Bohrern:
1 … Universalbohrer (Holzbohrer)
2 … HSS (=High Speed Steel) Metallbohrer
3 … Stein- und Betonbohrer

Bohrmaschinen

Um den Bohrer in das Werkstück treiben zu können, wird er in Drehung versetzt und es wird von oben Druck ausgeübt. Der Bohrer schneidet sich nun mit seinen – entlang der spiralförmigen Windung – scharfen Kanten in das Werkstück hinein, wodurch kleine Teile des Materials des Werkstückes herausgeschnitten werden, wodurch das Bohrloch entsteht. Maschinen, die das bewerkstelligen, nennt man Bohrmaschinen.
Auf unserer Farm haben wir eine ganze Reihe von Bohrmaschinen aus verschiedenen Jahren entdeckt und sie mit in die Schule genommen, um sie wieder instand zu setzten.
Hier aber eine Geschichte des Bohrens:
Die ersten metallenen Bohrer entstanden im 11. Jahrhundert. Davor wurden nur hölzerne Werkzeuge verwendet. 1774 entwickelt John Wilkinson die erste brauchbare Maschine zum Ausbohren von Kanonenrohren und Dampfzylindern. Um dieselbe Zeit entstanden Bohrmaschinen, bei denen der Bohrer sich gleichzeitig dreht und nach unten bewegt. Von 1824 bis 1850 bauen der Engländer James Whitworth und die Deutschen August Hamann und Johann Mannhardt, Ständer- und Radialbohrmaschinen. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts werden die ersten elektrischen Bohrmaschinen gebaut.
Ca. seit dem 3. Jahrtausend vor Christus gibt es Rollenbohrer mit Fiedelbogenantrieb. Diese Art der Bohrmaschinen war bis Mitte des 19. Jahrhunderts im Einsatz:

Nur ein wenig jünger ist die Rennspindel, die gibt es ca. seit Christi Geburt:

Die Bohrleier wird auch heute noch verwendet. Es gibt sie seit dem 15. Jahrhundert:

Ebenfalls schon ähnlich alt und auch noch heute verwendet werden Nagelbohrer und Drillbohrer:

Relativ neu hingegen ist die mechanische Brustbohrmaschine, die mit einem Getriebe versehen, schon in zwei Geschwindigkeitsstufen bohren konnte. Allerdings war die Änderung der Übersetzung nicht so einfach wie heute, wo man nur einen Schiebeschalter betätigen muss: es musste die Kurbel umgesteckt werden:

Holzschrauben vs. Metallscharuben

Holzschrauben

gibt es in verschiedenen Längen und Dicken. Diese beiden wichtigen Maße werden auch auf der Verpackung ausgewiesen – und zwar in der Form z.B. 3 x 30mm. In diesem Fall, wäre die Schraube 3 mm dick und 30mm lang.
Zusätzlich muss man noch die Art der Schrauben unterscheiden, die meist nach der Form des Schraubenkopfes benannt werden:
Ausnahme ist die Universalholzschraube:


1 … Senkkopfschraube
2 … Halbrundkopfschraube
3 … Linsenkopfschraube
4 … Sechskantschraube
5 … Zierkopfschraube
Um die Verwirrung komplett zu machen, gibt es noch verschiedene Möglichkeiten, die Schrauben anzuziehen:

Metallschrauben

haben ein feines Gewinde mit geringerer Steigung, als Holzschrauben. Die häufigsten Arten sind Maschinenschrauben (2), Zylinderkopfschrauben (3)  und Senkkopfschrauben (4).

Anders als Holzschrauben, haben Metallschrauben auch einen Gegenpart, die Muttern. Auch hier gibt es verschiedene. Zur Erhöhung der Reibung zum Werkstück hin, verwendet man auch verschiedene Beilag- oder Unterlegscheiben. Hier die Bezeichnungen:

1 … Sechskantmutter
2 … Hutmutter
3 … Flügelmutter
4 … Unterlegscheibe
5 … Federring
6 … Fächerscheibe
Will man Metallschrauben direkt und ohne Mutter in ein Metallstück schrauben, reicht es nicht, einfach ein Loch ins Metall zu bohren – man muss dazu ein Gewinde in den unteren Metallteil schneiden. Das geschieht mit speziellen Gewindebohrern.
  
 

Schraubverbindungen

Schraubverbindungen

Bei Schraubverbindungen kann man die Reibung zwischen den Werkstücken ausnützen, die durch die Klemmkraft (durch das Anziehen der Schraube) verstärkt wird. Dadurch können keine, oder nur geringe Scherkräfte wirksam werden.

Verringert sich allerdings die Klemmkraft, beginnt ein „Teufelskreis“:
Scherkräfte werden verstärkt wirksam und lockern die Schraubverbindung noch mehr. Woraufhin wieder größere Scherkräfte wirken, die die Schraubverbindung noch mehr lockern … usw.

Die Geographie um Innermanzing

Innermanzing liegt im Wienerwald und ist 15 km² groß. Die A1 und A21 liegen in der Umgebung, wobei die A1 direkt nach Hütteldorf führt.

Um zur Farm zu gelangen, fährt man von der Schule aus, auf der A1, der Westautobahn Richtung Westen. Die Farm liegt auf 298m Seehöhe (zum Vergleich: die Schule liegt auf 350m Seehöhe – die Höhendifferenz zwischen Schule und Farm beträgt daher 52m).
Diese beiden Bilder zeigen im Detail, wo die Farm in Innermanzing liegt. Links, die Kartenansicht, von einer gedruckten Karte gescannt, rechts die Satellitenansicht. Deutlich erkennbar auf beiden Darstellungen, sind die beiden Hauptgebäude:

Innermanzing liegt im Wienerwald. Daher habe wir uns auch angesehen, wie der Wienerwald im Lauf der Zeit von den Menschen genutzt wurde.

Was ist eine mechanische Übersetzung

Mechanische Übersetzung

Als Übersetzung wird in der Technik der Vorgang bezeichnet, bei dem der Wert einer physikalischen Größe in einen anderen Wert derselben Größe umgewandelt (übersetzt) wird. Beide Werte stehen in einem konstruktiv festgelegten Verhältnis, dem dimensionslosen Übersetzungsverhältnis (Formelzeichen) zueinander. Die häufigste Aufgabe einer Übersetzung ist die Anpassung einer gegebenen Antriebsdrehzahl, zum Beispiel jene eines Elektromotors, an die Arbeitsdrehzahl einer Werkzeugmaschine. Bei schaltbaren Getrieben spricht man anstatt vom Ändern der Übersetzung auch vom Gang-Wechsel. Hier wäre ein praktisches Beispiel ein Getriebe im Auto.
Getriebe können entweder mit Riemen und Riemenscheiben realisiert werden, oder mit Zahnrädern.

Riemengetriebe

 
In der Abbildung sieht man offene, gekreuzte und geschränkte Riemenführung. Offene Riemengetriebe sind die einfachste Bauart. Bei ihnen läuft der Riemen über zwei Riemenscheiben, deren Achsen parallel und deren Drehrichtung gleich ist. Die Drehrichtung ist ohne weiteres umkehrbar. Es können sehr große Riemengeschwindigkeiten erreicht werden.
Gekreuzte Riemengetriebe werden eingesetzt, wenn sich die Riemenscheiben in entgegengesetzten Drehrichtungen bewegen sollen. Sie benötigen einen relativ großen Abstand zwischen den Scheiben und müssen so konstruiert sein, dass sich die Riemen nicht berühren.
Durch geschränkte Riementriebe lassen sich Drehbewegungen von zwei Achsen übertragen, welche im Winkel 90° zueinander angeordnet sind (ebenso wie bei einem Schneckengetriebe). Ihr Abstand muss nicht so groß sein wie bei der gekreuzten Anordnung, da die Gefahr einer Berührung der beiden Riemenseiten nicht gegeben ist.
Die Übersetzung ist abhängig von dem Durchmesser der Riemenscheiben. Genau gesagt entspricht das Übersetzungsverhältnis exakt dem Verhältnis der Durchmesser der beiden Riemenscheiben. D.h., wenn die kleiner Riemenscheibe angetrieben wird, ist die Drehzahl der größeren Riemenscheibe durch das Übersetzungsverhältnis errechenbar: die größere Riemenscheibe läuft genau im Übersetzungsverhältnis langsamer, als die kleinere. Genau umgekehrt hält sich das Drehmoment (also die Kraft, die die Scheibe ausüben kann): hier hat die größere Scheibe ein genau im Übersetzungsverhältnis größeres Drehmoment.

Zahnradgetriebe

Wenn man zwei Zahnräder verbindet und dann eines davon dreht, dreht sich das andere in die entgegengesetzte Richtung. Wenn man ein große Zahnrad mit einem kleinerem verbindet, dreht sich das kleinere um einiges schneller als das große, da es weniger Zähne hat. Bei Zahnradgetrieben entspricht das Übersetzungsverhältnis dem Verhältnis der Anzahl der Zähne der beteiligten Zahnräder. Zwei ineinandergreifende Zahnräder bewegen sich immer gegensinnig (wie die Riemenscheiben mit gekreuztem Riemen).

 

Wie Franziska Schachinger in der ersten hälfte des 20. Jahrhunderts lebte

Das bäuerliche Leben in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts

Leben

Die Familie ernährte sich grundsätzlich von selbst erzeugten Lebensmitteln, Erdäpfel waren ein sehr wichtiges Grundnahrungsmittel. Es wurden Schweine, Gänse und Hühner für Fleisch und Eier gezüchtet. Es gab einen Obst und einen Gemüsegarten außerdem gab es ein Bienenhaus für Honig.
Es gab Kühe die für die Herstellung von  Milch, Topfen, Käse und Butter benutzt wurden. Auch wurden Schafe gehalten in erster  Linie wegen der wolle aber auch wegen dem Käse. Es wurden eigentlich nur Schweine vor Festtagen getötet und dann geselcht. Auch wurde Korn und Weizen angebaut, brauchte man Mehl ging man zum Müller. Sauerkraut und Brot wurde ebenfalls selbstgemacht. Im Winter mussten wir die Betten heizen da die Zimmer keine Heizung hatten, man erhitzte einen Ziegel im Backofen und wickelte ihn in ein Tuch.

Die Arbeit

Ab dem Zeitpunkt an dem der Acker bearbeitet werden konnte, wurde Sommergetreide angebaut. Im April wurden die Kartoffeln gelegt. Mitte Juni begann dann die Heuernte. Im Sommer wurde dann das Korn und der Weizen gemäht. Das Dreschen des Getreides war anstrengend aber auch lustig: wegen der schweren Arbeit kamen die Nachbarn für 2 bis 3 Tage – man half sich auf diese Art gegenseitig.
Im Herbst wurde Most aus dem Mostobst gepresst. Der Most wurde dann in großen Fässern im Keller gelagert. Im späten Herbst, bis hinein in den Winter, wurde Schnaps gebrannt. Wenn man ihn verkaufte musste man Steuern zahlen, für den Eigenbedarf nicht. Sehr wichtig im Herbst war auch der Anbau des Wintergetreides, Korn und Weizen. Dieses Getreide musste noch keimen, damit es sich als Pflanze gut entwickeln konnte. Während dem 2. Weltkrieg bauten wir Flachs (Lein). Nachdem die Pflanzen verblühten wurden sie ausgerissen und getrocknet.Es wurden die Samen entfernt, denn sie wurden für Heilzwecke verwendet. Die Fasern wurden versponnen und bei einem Weber zu Leinen verwebt. Auch war im Herbst die Apfelernte sehr, sehr wichtig, da wir viele verschiedene Sorten hatten, hatten wir das ganze Jahr über Äpfel.

Rituale

Da der bäuerliche Mensch viel mit der Natur zu tun hatte und sich von ihr abhängig wusste, war er ein sehr gläubiger Mensch. Es gab einige Rituale – beispielsweise am Palmsonntag wurde ein Palmbuschen gebunden, für jede Wiese und jeden Acker wurde ein Zweig dazu gegeben. Am Georgitag wurden dann die gesegneten Zweige auf die Felder gesteckt. Auch war ein besonderes Brauchtum das Ausräuchern, hierbei wurde in den drei Räuchernächten (Heiligabend, Silvesterabend und Vorabend von Dreikönig) Weihwasser und ein Gefäß mit glühender Kohle worauf Weihrauch gelegt wurde, vorbereitet. Dann wurde betend und singend durchs Haus und zu den Tieren gegangen, zum Schluss wurde ein Segensgebet gesprochen. Natürlich wurden auch andere Feste wie Weinachten oder Ostern gefeiert.