Mit Druck zur Bewegung – Grundlagen der Hydraulik

Die Unterrichtseinheit für das Fach Physik (Klasse 7-9) der Sekundarstufe I vermittelt den Schülerinnen und Schülern wichtige physikalische Kenntnisse zur Hydraulik. Dabei erarbeiten sie Definitionen zu Hydraulik und hydrostatischem Druck, analysieren das Pascalsche Gesetz und wenden dieses in Rechenbeispielen an. Die behandelten Themen werden durch lebensnahe Anwendungsbeispiele aus der LandBauTechnik veranschaulicht.

Unterrichtseinheit

Beschreibung der Unterrichtseinheit

Die Unterrichtseinheit bietet im Rahmen des Physik-Unterrichts sowie von Vertretungsstunden eine spannende Einführung in die Welt der Hydraulik und des Pascalschen Gesetzes, deren Prinzipien im Alltag überall sichtbar sind und in verschiedenen technischen Bereichen Anwendung finden. Die Unterrichtseinheit lässt sich flexibel in die Bereiche Mechanik, Energie, Druck und Technik des Physik-Lehrplans einsetzen und ermutigt die Lernenden dazu, die grundlegenden Konzepte der Hydraulik zu verstehen und deren Bedeutung für alltägliche Anwendungen zu erkennen.

Zunächst werden die Schülerinnen und Schüler in die Grundlagen der Hydraulik eingeführt (Arbeitsblatt 1). Es wird erklärt, wie das Pascalsche Gesetz in Hydrauliksystemen verwendet wird, um Kräfte zu übertragen und Bewegungen zu steuern. Rechenaufgaben rund um hydrostatischen Druck vertiefen dabei das physikalische Verständnis (Arbeitsblatt 2).

Des Weiteren wird anhand von handlungsorientierten Aufgaben aufgezeigt, wie wichtig hydraulische Systeme in unserem Alltag sind. Anhand von Beispielen aus der Landbautechnik erkunden die Lernenden praktische Anwendungen der Hydraulik (Arbeitsblatt 3).

Insgesamt bieten die Arbeitsblätter eine ganzheitliche und praxisnahe Einführung in das Thema Hydraulik, die das Interesse der Schülerinnen und Schüler weckt und ihr Verständnis für die Bedeutung dieses Fachgebiets in der modernen Technik vertieft.

Zur weiteren Vertiefung mit der Unterrichtseinheit steht das Arbeitsblatt "Hydraulikzylinder – Kraft durch Flüssigkeit" zum Download bereit.

Unterrichtsmaterial "Die Grundlagen der Hydraulik" zum Download

Gesamtdownload

Unterrichtsablauf

Inhalt
Sozial- / Aktionsform

Didaktisch-methodischer Kommentar

Die Themen "Hydraulik" und "Pascalsches Gesetz" sind nicht nur lehrplanrelevant für den Physik-Unterricht in der Sekundarstufe I. Sie sind für Schülerinnen und Schüler besonders deshalb von hoher Relevanz, da sie diesen wichtigen physikalischen Prinzipien in vielen Bereichen des täglichen Lebens begegnen: am Auto, in Aufzügen, am Müllabfuhrwagen oder an einem Traktor. Auch im späteren Berufsleben kann Hydraulik eine wichtige Rolle spielen, so zum Beispiel im Handwerksberuf Land- und Baumaschinenmechatroniker.

Vorkenntnisse im Bereich der Physik sind von Vorteil, aber nicht zwingend erforderlich, da die Arbeitsblätter die Grundlagen der Hydraulik und des Pascalschen Gesetzes verständlich und anschaulich erklären. Durch praktische Beispiele aus dem Alltag sowie durch handlungsorientierte Aufgaben wird das Verständnis der Schülerinnen und Schüler gefördert und ihr Interesse an der Thematik geweckt.

Die Unterrichtseinheit zielt darauf ab, das Verständnis der Schülerinnen und Schüler für die Grundlagen der Hydraulik zu vertiefen und ihre Fähigkeit zu fördern, dieses Wissen auf konkrete Situationen anzuwenden. Dabei werden verschiedene Lernmethoden wie Erklärungen, Beispiele, Diskussionen und praktische Aufgaben verwendet, um einen abwechslungsreichen und ansprechenden Lernprozess zu ermöglichen. Ziel ist es, die Schülerinnen und Schüler dazu zu ermutigen, aktiv am Lernprozess teilzunehmen und sie für den Beruf Land- und Baumaschinenmechatroniker/-in zu sensibilisieren.

Vermittelte Kompetenzen

Fachkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler

  • definieren "Hydraulik", "hydrostatischer Druck" und "Pascalsche Gesetz".
  • berechnen Aufgaben zum hydrostatischen Druck und zum Pascalschen Gesetz.
  • kennen Anwendungsmöglichkeiten von und Begegnungsfelder mit Hydraulik im Alltag und im Handwerksberuf Land- und Baumaschinenmechatroniker.

Medienkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler

  • recherchieren im Internet nach Sachinformationen.
  • nutzen ein Lernvideo im Internet zur Definition von Hydraulik.

Sozialkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler

  • erarbeiten Lern- und Recherche-Inhalte in verschiedenen Sozialformen (Einzel- Paar- und Plenumsarbeit).

Portalanbieter

Kooperationspartner

Anbieter der Unterrichtseinheit

Auszeichnungen

Autorin

Portrait von Dr. Pauline Struve
Dr. Pauline Struve

Dr. Pauline Struve (ehemals Linke) ist Lehrerin an einer Hamburger Schule und gibt Fortbildungen für das Fach Mathematik. Ihre Schwerpunkte sind das entdeckende Lernen und Medienbildung im Mathematikunterricht. Entdecken beinhaltet dabei für sie die Neugier alternative Wege zu bestreiten, Dinge auszuprobieren und sich dabei immer wieder kritisch zu hinterfragen.