Technik: Übersetzung

Hier ist ein toller Versuch zum Thema Getriebe und Übersetzung. Für alle, die LEGO lieben und gerne wissen möchten, wie sich unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse auf die Schnelligkeit eines Autos auswirken. Klingt kompliziert? Ist es gar nicht! Probier es doch einfach mal aus.

Für diesen Versuch brauchst du:

– einige unterschiedliche LEGO-Steine (um ein Auto zu bauen)
– LEGO-Zahnräder in unterschiedlichen Größen
– LEGO-Motor
– LEGO-Batteriebox
– Kreppband
– eine Stoppuhr

Vorbereitung:

Baue eine Auto. Grundsätzlich kannst du es so bauen, wie du möchtest: Klein, groß, lang oder kurz, mit Anhänger und Fahrer oder ohne. Auf ein paar Dinge solltest du aber achten, damit du diesen Versuch durchführen kannst:

Baue den LEGO-Motor und die LEGO-Batteriebox ein. Verbinde beides miteinander.
Verbinde den Motor und die Reifen deines Autos über mehrere Zahnräder (das nennt man übrigens Zahnradgetriebe).
Schau, welche Zahnradgrößen du hast. Am Anfang benutzt du erst einmal zwei gleich große Zahnräder.

Wir haben mal ein ganz einfaches Auto vorgebaut – du siehst es auf dem oberen Bild (pinker Kreis). Wenn du möchtest, kannst du dich daran orientieren und es nachbauen. Dein Auto darf aber auch ganz anders aussehen. Wie der Motor über die Zahnräder mit der Vorderachse verbunden ist, kannst du auf dem zweiten Bild erkennen (grüner Kreis) – hier siehst du zwei gleichgroße Zahnräder.

Versuchsaufbau:

Wenn du dein Auto fertig gebaut hast, kann das Erforschen der Technik losgehen. Markiere dazu z.B. mit einem Stück Kreppband eine Start- und eine Ziellinie auf dem Boden. Das ist deine Teststrecke. Stelle dein Auto an der Startlinie auf und halte eine Stoppuhr bereit. Jetzt starte das Auto und miss, wie viel Zeit es für die Teststrecke braucht.

Schreibe dir das Ergebnis auf. Wiederhole diesen Test ruhig ein paar Mal und nimm am Ende den Durchschnittswert aller Messungen. Falls du dich einmal vermessen hast, fällt dieser Fehler dann nicht so stark ins Gewicht. Forscher sagen dazu Messungenauigkeiten ausgleichen.

Veränderung an deinem Model:

Jetzt wird wieder am Auto getüftelt.

Suche nun zwei unterschiedlich große Zahnräder heraus und setzte sie in dein Model ein. Zum Beispiel so wie im Bild links (türkisfarbener Kreis). Du kannst natürlich auch noch weitere Größen ausprobieren.

Übrigens: Das Zahnrad, das direkt vom Motor angetrieben wird nennt man Antriebszahnrad. Das andere (oder falls es mehr als zwei gibt, alle anderen) ist das angetriebene Zahnrad.

Baue einmal ein größeres Zahnrad als Antriebszahnrad ein und ein kleineres als angetriebenes Zahnrad. Und dann geht’s wieder auf die Teststrecke. Wie lange braucht das Auto jetzt für die gleiche Strecke wie vorhin? Ist es schneller geworden? Oder langsamer?

Und jetzt andersherum: Was passiert, wenn du das kleinere Zahnrad als Antriebszahnrad einsetzt und das größere als angetriebenes Zahnrad? Teste es wieder auf deiner Teststrecke und schreibe die Ergebnisse auf.

Berechnung Übersetzungsverhältnis:

Übersetzungsverhältnis nennt man das Verhältnis der Geschwindigkeiten, mit der sich die Zahnräder drehen. Wenn du das Übersetzungsverhältnis ausrechnen möchtest, musst du die Zähne an den Zahnrädern zählen. Teile dann die Anzahl Zähne des angetriebenes Zahnrads durch die Anzahl Zähne des Antriebszahnrads.

Schau dir mal das Bild links an (grüner Kreis). Hier siehst du zwei Zahnräder, das Große ist das Antriebszahnrad, das Kleinere das angetrieben Zahnrad. Das Große hat 40 Zähne, das kleine Zahnrad hat 8 Zähne. Das Übersetzungsverhältnis ist hier also 8:40 oder 1:5 (man liest „eins zu fünf“). Das bedeutet, wenn sich das große Antriebszahnrad einmal dreht, dreht sich das kleine Zahnrad fünf mal. Das Kleine ist also viel schneller.

Kannst du auch das Übersetzungsverhältnis für dein Modell ausrechnen?

Wir würden uns freuen, wenn du uns dein Modell und deine Messergebnisse zeigst. Du kannst uns gerne eine E-Mail schicken an info@forschrfreunde.de oder Fotos auf Facebook oder Instagram zeigen (sprich das aber bitte mit deinem Eltern ab).