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Unterwegs - Technik bewegt
Lea, Simon, Laura und Luca, vier Jugendliche, sind unterwegs zum und auf dem See. Dabei ist viel Technik im Spiel.
Im Speziellen
Gyrosensor
Gyrosensoren wandeln Drehbewegungen oder Lageänderungen in elektrische Spannung um. Neigst du dich auf dem Hoverboard nach vorn, wird das vom Gyrosensor registriert und an die Hauptplatine gemeldet. Die Motoren drehen sich dann schneller vorwärts, damit das Brett unter deinem Körperschwerpunkt bleibt und du das Gleichgewicht nicht verlierst.
Es gibt verschiedene Arten von Gyrosensoren oder Gyroskopen. Ein Vibrationskreisel wie sie in Hoverboards zu finden sind, bestimmt das Ausmass der Drehbewegung über eine schwingende Struktur (z. B. einen Quarzkristall). Der Kristall schwingt in der ursprünglichen Ebene, auch wenn sich seine Auflage dreht. Dabei bewirkt der Coriolis-Effekt, dass die schwingende Struktur eine Kraft auf ihre Auflage ausübt, die gemessen werden kann und Aufschluss über die Drehbewegung gibt.
Gyrosensoren gibt es in verschiedenen elektronischen Geräten. Wenn du dein Smartphone oder Tablet drehst, registriert der Gyrosensor die Lageänderung und das Bild wechselt vom Hoch- zum Querformat. Auch Digitalkameras (zur Bildstabilisierung), ferngesteuerte Modellhubschrauber sowie Spielkonsolen können mit Gyrosensoren ausgestattet sein.
Etwas Physik – Auftrieb
Ein Holzwürfel schwimmt auf dem Wasser, während ein gleich grosser Eisenwürfel untergeht. Liegt das nur am unterschiedlichen Gewicht? Nein, denn wenn man aus dem Eisen des Würfels ein Schiff baut, dann geht es nicht unter. Das liegt daran, dass ein Schiff bei gleichem Gewicht ein viel grösseres Volumen als ein Eisenwürfel hat. Der griechische Mathematiker, Physiker und Ingenieur Archimedes von Syrakus hat bereits um 215 v. Chr. festgestellt, dass ein Körper im Wasser eine Auftriebskraft erfährt, die gleich gross ist wie das Gewicht des verdrängten Wassers. Wenn das Gewicht des verdrängten Wassers grösser ist als das Gewicht des Körpers (Schiffes), dann schwimmt er. Bei einem homogenen Körper muss die Dichte (Masse/Volumen) des Materials kleiner sein als die Dichte des Wassers. Das Holz des Würfels hat eine kleinere Dichte als das Wasser (schwimmt), Eisen eine grössere (schwimmt nicht).
Wenn du es genauer wissen willst:
ρKö: Dichte des Körpers
ρFl: Dichte der Flüssigkeit
V: Volumen des Körper bzw. der verdrängten Flüssigkeit
g: Erdbeschleunigung (= 9,81 m·s-2)
FA (Auftrieb) = ρFl × V × g
G (Gewicht) = ρKö× V × g
|Sinkt||Schwebt||Steigt|
|Kräfte||G > FA||G = FA||G < FA|
|Dichten||ρKö > ρFl||ρKö = ρFl||ρKö < ρFl|
Betonschiff
Unter Beton stellt man sich wirklich nichts Schwimmfähiges vor. Und doch gibt es durchaus Schiffe aus Beton. Beton ist relativ günstig, sehr robust und Betonschiffe benötigen weniger Pflege. Allerdings sind Betonschiffe schwerer, was den Betrieb verteuert, und weniger manövrierfähig. Sie sind deshalb eher eine Ausnahme. Dafür finden Betonbootsbauwettbewerbe an Universitäten und Fachhochschulen regelmässig statt.
Rechtliches
zum Hoverboard
Elektro-Stehroller sind für die Benutzung auf öffentlichem Grund nur zugelassen, wenn sie bestimmte Bedingungen erfüllen, z. B. eine Motorleistung von insgesamt höchstens 2,00 kW, die zu einem wesentlichen Teil für das Halten der Balance des Fahrzeugs eingesetzt wird, und eine bauartbedingte Höchstgeschwindigkeit von höchstens 20 km/h. Weitere Bedingungen und Informationen findest du in der «Verordnung über die technischen Anforderungen an Strassenfahrzeuge».
Und zudem
Swiss TecLadies
Technoscope ist das Technikmagazin der SATW für Jugendliche. Es berichtet kompetent und unterhaltsam über Technik und technische Berufe. Technoscope erscheint dreimal jährlich auf Deutsch, Französisch und Italienisch. Es kann gratis abonniert werden. Bestehende Ausgaben können als PDF heruntergeladen werden.