Stoommachine en krukas

Intro

*De Arend, Een stoomlocomotief uit 1839*

De uitvinding van de stoommachine was het startpunt van de Industriële Revolutie zegt men. Het had als gevolg dat overal fabrieken werden gebouwd en spoorlijnen werden aangelegd. In deze opdracht zul je zien dat het niet zo simpel ligt. Begin 18e eeuw werden al stoommachines gebouwd. Het zou nog tientallen jaren duren voordat ze in fabrieken en voertuigen gebruikt konden worden.

Kijk naar de volgende video. Je ziet een kleine stoommachine die helpt bij het houthakken. Bespreek met een klasgenoot welke gevolgen deze ontwikkelingen hebben voor het leven van een houthakker in de 19e eeuw.

Wat kan ik straks?

Aan het eind van deze opdracht kun je:

uitleggen waarom stoommachines meer energie leveren dan menselijke en dierlijke spierkracht.
omschrijven hoe een krukas met vliegwiel werkt.
minimaal twee voorbeelden van toepassingen van de stoommachine noemen.
een soort motor met krukas en vliegwiel noemen die vanaf eind 19e eeuw de plaats van stoommachines hebben ingenomen.

Wat kan ik al?

In deze opdracht gaat het over de Industriële Revolutie. De uitvinding van de stoommachine zorgde voor grote veranderingen in de industrie en in de samenleving.
Bestudeer, voor je met de opdracht begint, de volgende Kennisbank.

Industriële revolutie

Zorg dat je na het bestuderen van de Kennisbank antwoord kunt geven op de volgende vragen:

Wat ga ik doen?

Activiteiten

Aan de slag
Stap		Activiteit
Stap 1		Tekst lezen over de opkomst van de stoommachine. Bestudeer het Kennisbankitem 'Industriële revolutie' en maak de oefeningen.
Stap 2		Tekst lezen over de stoommachine van James Watt en beschrijven welke impulsen dit gaf aan de industrie.
Stap 3		Tekst lezen over de opvolgers van de stoommachine en de gevolgen daarvan.
Afronding
Onderdeel		Activiteit
Samenvattend		Hier vind je de begrippenlijst die hoort deze opdracht.
Eindproduct		Samen met twee klasgenoten maak je een stripverhaal over de stoommachine en de Industriële Revolutie.
Terugkijken		Terugkijken op de opdracht.

Tijd
Voor deze opdracht heb je twee lesuren nodig.

Aan de slag

Stap 1 - De eerste stoommachines

De eerste stoommachines, alleen voor de mijnbouw
Een machine die op stoomkracht loopt, is (veel) sterker dan een mens of een dier. Daarom kun je met een stoommachine evenveel werk doen dan met meerdere mensen of dieren tegelijk. De eerste stoommachines werden begin 18e eeuw in Engeland gebouwd.

Deze stoommachines kwamen voor steenkoolmijnen in Engeland als een geschenk uit de hemel. Eerst kon steenkool alleen worden gedolven door gangen te graven in een steenkoollaag vlak onder de grond. Verticale schachten liepen net als een waterput vol grondwater. Door dat water kon je niet bij de steenkool in de schacht komen. Met de stoommachine van Thomas Newcomen kon men grondwater uit de schachten wegpompen. Zo konden dieper gelegen steenkoollagen worden bereikt. Bovendien kon je met stoommachines meer steenkool tegelijk uit de schacht hijsen dan voorheen met menskracht.

Kijk naar de film ‘Stoommachine’ over de stoommachine, bedacht door de Engelsman Thomas Newcomen. Lees voor het kijken eerste de vragen onder de video.

Maar de stoomtechniek was met de machine van Newcomen nog niet uitontwikkeld. Newcomen’s stoommachines waren traag en moeilijk te bedienen. Zo moest je telkens met de hand kranen open en dicht draaien. Bovendien hadden ze zelf wel heel veel kolen nodig om stoom te maken. Kortom, echt geschikt voor gebruik in fabrieken waren ze nog niet.

Stap 2 - James Watt

De stoommachine van James Watt
Vanaf 1763 ontwierp James Watt (1736-1819) stoommachines met een krukas en een vliegwiel. Dankzij deze onderdelen konden deze stoommachines meer doen dan alleen water oppompen uit mijnschachten en steenkool uit mijnschachten hijsen. Heel veel meer. Ze konden waterpompen van gemalen aandrijven (dat deden eerst windmolens). Ze konden schepen aandrijven zodat die geen zeilen en windkracht meer nodig hadden om te varen. Hoe hard het ook waaide en uit welke richting, je kon een schip met een stoommachine altijd laten varen waarheen je maar wilde. En ook sneller dan met windkracht en zeilen. En ze konden machines aandrijven die dingen deden waar anders spierkracht, waterkracht of windkracht voor nodig was. Bovendien werkten de machines veel sneller. Denk bijvoorbeeld aan spinnen, weven en het drukken van kranten en andere tijdschriften.

Hoe de stoommachines van Watt werkten en waarom ze gretig aftrek vonden bij mensen die fabrieken hadden of lieten bouwen, zie je in de film ‘Op stoom, de stoommachine en de stoomtrein’.
Lees voor het kijken eerst de vragen onderaan de pagina. De antwoorden hoor je niet gelijk in de video, maar je kunt de informatie uit de video wel gebruiken bij het beantwoorden van de vragen.

In het filmpje ontbreekt een belangrijk woord: krukas. De presentatrice legt goed uit dat de stoom een cilinder in beweging zet, die op zijn beurt een stang aandrijft. Deze drijfstang gaat heen en weer en is verbonden aan, jawel, de krukas. Zie animatie.

In het rood een krukas die via de drijfstangen in verbinding staat met de zuigers van een verbrandingsmotor.

Zo wordt een heen-en-weergaande beweging omgezet in een draaiende beweging. Geniaal. Het grote grijze wiel op de as is het vliegwiel. De zware massa zorgt ervoor dat de ronddraaiende beweging niet al te schokkerig verloopt maar een mooi vloeiende beweging wordt.

Stap 3 - Opvolgers stoommachine

De opvolgers van de stoommachine
Vanaf het einde van de 19e eeuw maakten stoommachines in fabrieken en voertuigen steeds meer plaats voor elektromotoren en motoren die op benzine, diesel of gas lopen. Die nieuwe soorten motoren vind je nu overal, in treinen, in auto’s, in brommers en motoren, op schepen, in fabrieken en kantoren. En ook waar de stoommachine nooit te vinden is geweest, bij mensen thuis.
Stoommachines worden alleen nog gebruikt in musea en, in een miniatuuruitvoering, als speelgoed.

De krukasmotor is wel gebleven. De stoommachine die door James Watt is bedacht en gebouwd, is doorontwikkeld tot een echte ontbrandingsmotor.

Kijk naar de film ‘Work cycle of 4-stroke internal combustion engine 3D’.
De beelden spreken voor zichzelf

Afronding

Samenvattend

Hier vind je de begrippenlijst die hoort bij deze opdracht.

Stoommachine
Machine, aangedreven door stoom, bedoeld voor het aandrijven van andere werktuigen.

Krukas
Een as in een (stoom)machine die op en neer of heen en weer beweegt en deze beweging omzet in een draaiende beweging. De krukas zit tussen de aandrijfstang en het vliegwiel.

Vliegwiel
Wiel dat op de krukas van een (stoom)machine vastzit. Door zijn zware gewicht blijft het draaien op het "dode punt" van de beweging, waardoor de aandrijving niet schokkerig, maar vloeiend gaat.

Verbrandingsmotor
Motor die loopt door verbranding van benzine, diesel of gas.

Eindproduct: Stripverhaal

Het eindproduct van deze opdracht is een kort stripverhaal waarin je de geschiedenis van de stoommachine en zijn rol in de Industriële Revolutie in beeld brengt.

In het eindproduct laat je zien dat je de leerdoelen hebt behaald.

Het verhaal van de stoommachine in beeld
Je hebt gezien dat de stoommachine eerst alleen in de mijnbouw gebruikt werd. Hij was nog niet geschikt om in fabrieken te gebruiken. Je hebt ook gezien waarom de stoommachine van James Watt wel in fabrieken kon worden gebruikt. Dat bracht een omwenteling op gang die de geschiedenis is ingegaan als de Industriële Revolutie. Ten slotte heb je gezien dat er op het ontwerp van Watt is voortgeborduurd en dat die ontwikkeling tot de komst van de ontbrandingsmotor heeft geleid.

Jullie maken een stripverhaal om dit alles in beeld te brengen.
De strip is minimaal 1 A4 groot en bevat minimaal 10 hokjes.
Lees voor je begint nog even de tips in de Gereedschapskist 'Stripverhaal' hieronder.

Stripverhaal maken

Met een stripverhaal kun je een kort verhaal in beeld brengen. Je maakt een combinatie van tekst en beeld door je verhaal uit te werken in tekeningen met tekstballonnen.

Beoordeling

Het stripverhaal laten jullie beoordelen door jullie docent.
Bij de beoordeling let jullie docent op:

De inhoud: laat het stripverhaal de geschiedenis van de stoommachine zien als ‘gangmaker’ van de Industriële Revolutie?
De vorm: is het stripverhaal met zorg gemaakt? Zijn de teksten in het verhaal goed leesbaar en duidelijk en zijn de plaatjes helder? Is hij minimaal 1 A4 groot en bevat hij minimaal 10 hokjes.
Taalfouten: bevatten de teksten in het stripverhaal niet teveel taalfouten?

Terugkijken

Kan ik wat ik moet kunnen?

Lees de intro nog eens door. Past de intro goed bij de opdracht?
Gaf de intro een goed beeld van wat je in deze opdracht ging doen?