2-Arbeid & tijd

De leerlingen kunnen:

• historische ontwikkelingen en hedendaagse uitdagingen in de landbouwsector begrijpen.
• de complexiteit van de landbouwsector evalueren, inclusief factoren zoals klimaatverandering en technologische vooruitgang.
• duurzaamheidsprincipes toepassen in de context van landbouw en milieu.
• de relatie tussen arbeid, tijd en energie in de landbouw identificeren en analyseren.
• innovatieve oplossingen bedenken voor uitdagingen in de landbouwsector door kritisch denken en probleemoplossende vaardigheden toe te passen.
• de sociale en economische aspecten van landbouw herkennen en de rol van boeren in de gemeenschap begrijpen.
• effectieve communicatie en samenwerking demonstreren met belanghebbenden in de landbouwsector.
• zelfreflectie toepassen om persoonlijke houdingen en overtuigingen met betrekking tot landbouw te evalueren.
• informatie uit verschillende bronnen onderzoeken, analyseren en synthetiseren.
• een brede benadering van landbouw ontwikkelen, waarbij economische, sociale, ecologische en ethische overwegingen worden geïntegreerd.

Techniek en samenleving

De leerlingen kunnen

• 2.2. specifieke functies van onderdelen bij eenvoudige technische systemen onderzoeken door middel van hanteren, monteren of demonteren;
• 2.3. onderzoeken hoe het komt dat een zelf gebruikt technisch systeem niet of slecht functioneert;
• 2.4. illustreren dat sommige technische systemen moeten worden onderhouden;
• 2.5. illustreren dat technische systemen evolueren en verbeteren;
• 2.6. illustreren hoe technische systemen onder meer gebaseerd zijn op kennis over eigenschappen van materialen of over natuurlijke verschijnselen;
• 2.7. in concrete ervaringen stappen van het technisch proces herkennen (het probleem stellen, oplossingen ontwikkelen, maken, in gebruik nemen, evalueren);
• 2.8. technische systemen, het technisch proces, hulpmiddelen en keuzen herkennen binnen verschillende toepassingsgebieden van techniek.
• 2.9. een probleem, ontstaan vanuit een behoefte, technisch oplossen door verschillende stappen van het technisch proces te doorlopen;
• 2.10. bepalen aan welke vereisten het technisch systeem dat ze willen gebruiken of realiseren, moet voldoen;
• 2.11. ideeën genereren voor een ontwerp van een technisch systeem;
• 2.12. keuzen maken bij het gebruiken of realiseren van een technisch systeem, rekening houdend met de behoefte, met de vereisten en met de beschikbare hulpmiddelen;
• 2.13. een eenvoudige werktekening of handleiding stap voor stap uitvoeren;
• 2.14. werkwijzen en technische systemen vergelijken en over beide een oordeel formuleren aan de hand van criteria;
• 2.15. technische systemen in verschillende toepassingsgebieden van techniek gebruiken en/of realiseren.
• 2.16. zijn bereid hygiënisch, nauwkeurig, veilig en zorgzaam te werken.
• 2.17. illustreren dat techniek en samenleving elkaar beïnvloeden;

De leerlingen leggen het verband tussen

• 06.33 krachten en hun uitwerking in betekenisvolle contexten.
• 06.34 massadichtheid, volume en massa.
• 06.35 constante snelheid, verplaatsing en tijdsduur.

Technologie in de land- en tuinbouw is heel belangrijk. We bekijken de video rond STEM in landbouw als demonstratie over hoe geavanceerde machines, zoals tractors met sensoren, werken. 

Youtube video tekst:
Vind jij ook dat techniek de mens kan helpen en dat technologie steeds belangrijker wordt? Bouw je graag dingen en vind je robots de max, of wil je graag meebouwen aan een betere wereld? Dan is de richting STEM op school zeker iets voor jou. Maar welk beroep kan je later doen met die STEM-opleiding? We zoeken het uit in verschillende bedrijven en omgevingen.

Waarom zijn zelfrijdende tractors zo belangrijk in de landbouw?

Automatisatie in de landbouw is al volop bezig en op die manier kunnen we de landbouwgrond zo goed mogelijk laten renderen. Het is de bedoeling om iedereen eten te geven op een zo zuinig en ecologisch mogelijke manier.

Wat heeft dat met STEM te maken?

Meer dan je denkt. In een tractor zitten antennes, gyroscopen en een kompas. Als deze tractor door het kleinste putje rijdt, voelt de antenne dit en probeert de tractor zich zo goed mogelijk bij te sturen.

Jonathan, wat ben jij aan het doen?

Ik ben hier nu bezig met een software-update van de tractor uit te voeren. Dit doen we om de werking van de tractor te verbeteren en om bepaalde functies toe te voegen. Mijn werk begint eigenlijk al wel in de werkplaats. Daar zorg ik ervoor dat de laatste softwareversie op mijn computer staat en vervolgens installeer ik deze bij de boer op de tractor en de machines.

Wat vind je daar zo leuk aan?

Dit is een boeiende en uitdagende taak, omdat geen dag hetzelfde is. De ene dag werk ik in de werkplaats, de andere dag, zoals vandaag, werk ik bij de boer. Ik krijg altijd de kans om met de nieuwste technologieën en machines te werken.

Samenvatting van wat boer Donaat vertelt:

Vooral nadat de tractor een software-update heeft gekregen, werkt deze optimaal. De tractor kan dan prima zelfstandig functioneren en de boer hoeft enkel mee te rijden. De tractor stuurt volledig automatisch en dat is essentieel voor het werk. De boer hoeft zich geen zorgen te maken, want de technologie zorgt voor perfecte signalen, zodat de tractor precies weet waar hij moet stoppen en waar hij moet beginnen. De tractor doet dat eigenlijk volledig vanzelf.

Vraag aan de leerlingen:
Welke voertuigen/automatisaties kennen jullie?

1. Wanmolen Graan werd door de luchtverplaatsing gezuiverd van grof vuil en belandde op de schudzeven en eventueel een vaste zeef. Daar werd het resterende, kleinere afval van de graankorrels gescheiden waarna het graan en het afval gescheiden ofwel rechtstreeks op de grond ofwel in afvoergoten terechtkwamen.
   • Het moderne voertuig dat in de landbouwindustrie wordt gebruikt voor het zuiveren en verwerken van graan is een **combine**. Dit voertuig combineert verschillende functies, zoals maaien, dorsen, en het reinigen van graan, wat het werk efficiënter maakt. De combine is uitgerust met verschillende systemen, waaronder schudzeven en luchtreiniging, om graan te scheiden van vuil en afval.
2. Werprooimachine Voorzien van acht drietandvorken bevestigd op een ronddraaiende schijf, werden aardappels niet in rijen afgelegd, maar letterlijk weggeworpen.
   • Het moderne voertuig dat in de landbouwindustrie wordt gebruikt voor het rooien van aardappelen is een **aardappelrooimachine** of **aardappelrooier**. Deze machines zijn ontworpen om efficiënt aardappelen uit de grond te halen en ze te scheiden van aarde en andere ongewenste materialen. Moderne aardappelrooiers zijn uitgerust met geavanceerde technologieën zoals roterende schijven en zeefsystemen om de aardappelen schoon en onbeschadigd te oogsten.
3. Aanaardploeg Voor het aanaarden van gewassen in rijen, meestal aardappelen, werd tussen twee rijen een voor uitgediept en de vrijgekomen aarde werd door het dubbele rister naar beide zijden geduwd. De opgehoogde rijen zorgden ervoor dat de knollen ondergronds bleven en bijgevolg optimaal konden voortgroeien.
   • Het moderne voertuig dat in de landbouwindustrie wordt gebruikt voor het aanaarden van gewassen, zoals aardappelen, is een **aanaarder** of **rijenkapploeg**. Deze machine is specifiek ontworpen om aarde tussen de rijen van gewassen op te hogen, waardoor de knollen ondergronds blijven en beter kunnen groeien. Moderne aanaarders zijn vaak geïntegreerd met tractoren en kunnen meerdere rijen tegelijk aanaarden, wat de efficiëntie en productiviteit van het proces aanzienlijk verbetert.
4. Cultivator  Door het paard getrokken werktuig voor het oplichten en opentrekken van de grond.
   • Het moderne voertuig dat in de landbouwindustrie wordt gebruikt voor het oplichten en opentrekken van de grond is een **tractor met een cultivator**. De cultivator is een werktuig dat aan de tractor wordt bevestigd en wordt gebruikt voor het bewerken van de grond, zoals het losmaken van de bodem, het verwijderen van onkruid en het voorbereiden van het zaadbed. Moderne cultivators kunnen voorzien zijn van meerdere tanden of schijven om efficiënt en effectief grote stukken land te bewerken.
5. (slepende) Rotorkopeg, ook door paarden getrokken. Wordt gebruikt om een geploegd veld klaar te maken voor het planten.
   • Het moderne voertuig dat in de landbouwindustrie wordt gebruikt voor het klaarmaken van een geploegd veld voor het planten is een **tractor met een rotorkopeg**. De rotorkopeg, ook bekend als een rototiller of rotorkopeg, is een werktuig dat aan een tractor wordt bevestigd. Het wordt gebruikt om de grond fijn te verkruimelen en te egaliseren, waardoor een ideaal zaaibed ontstaat. Moderne rotorkopeggen zijn uitgerust met roterende tanden of messen die de grond intensief bewerken, en kunnen vaak diepte en intensiteit van de bewerking aanpassen voor verschillende bodemomstandigheden.
6. Hakselmachine: Toestel met manueel aandrijfmechanisme voor het snijden van stro, gras of maïsgroen.
   • Het moderne voertuig dat in de landbouwindustrie wordt gebruikt voor het snijden van stro, gras of maïsgroen is een **hakselaar** of **hakselmachine**. Moderne hakselaars zijn doorgaans zelfrijdende voertuigen of worden aangedreven door een tractor. Ze zijn uitgerust met geavanceerde snijmechanismen om gewassen efficiënt te versnipperen voor veevoer of andere toepassingen. Deze machines kunnen grote hoeveelheden materiaal snel verwerken, wat een aanzienlijke verbetering is ten opzichte van de handmatig aangedreven mechanismen uit het verleden.
7. Eenscharige linkskerende rondgaande ploeg Bij zwaardere, kleiachtige gronden gebruikt. Dergelijke ploegen werden nog lang na de introductie van de tractor gebruikt voor het ploegen van akkerranden.
   • Het moderne voertuig dat in de landbouwindustrie wordt gebruikt en vergelijkbaar is met een eenscharige linkskerende rondgaande ploeg, is een **eenrichtingsploeg**. Deze ploeg wordt ook wel een **wentelploeg** genoemd. Moderne wentelploegen worden meestal bevestigd aan tractoren en worden gebruikt voor het ploegen van akkerland. Ze zijn ontworpen om efficiënt en effectief de grond om te ploegen, waardoor deze klaar is voor het zaaien van gewassen. Wentelploegen kunnen worden aangepast aan verschillende bodemtypes en -condities, waardoor ze veelzijdig zijn in de landbouwpraktijk. 

Stel je voor dat je een dag doorbrengt op een prachtige boerderij. De zon schijnt, de vogels fluiten en het is een perfecte dag om buiten te zijn. Je loopt door de boomgaard, waar rijen en rijen appelbomen vol hangen met rijpe, sappige appels. Maar wat gebeurt er als een appel van de boom valt? Laten we dit samen ontdekken!

1. Het begrip 'kracht'.
   • Terwijl je onder een appelboom staat, zie je plotseling een appel van een tak loslaten en naar beneden vallen. Deze beweging komt door een kracht, namelijk zwaartekracht. Hoewel we de kracht zelf niet kunnen zien, zien we het gevolg: de appel valt naar beneden.
   • Theorie: Krachten zijn niet zichtbaar, maar hun effecten wel. De zwaartekracht trekt de appel naar de aarde toe. Dit is een voorbeeld van hoe een kracht werkt. Om je een idee te geven van hoe groot een newton juist is: als je een flesje water van een halve liter op je hand zet, voel je een kracht van ongeveer 5 N (zie afbeelding onderaan).
2. Krachten en hun uitwerking
   • Stel dat je een appel van een lage tak trekt. Je oefent een kracht uit om de appel los te maken. Deze trekkracht veroorzaakt dat de appel van de tak loskomt.
   • Theorie: Het verband tussen de uitoefening van krachten en hun uitwerking is dat elke kracht een effect heeft, zoals het versnellen, vertragen, vervormen of veranderen van de richting van een object.
3. Voorbeelden van verschillende krachten
   • Op de boerderij zie je verschillende krachten aan het werk:
     • De wind blaast tegen de takken (windkracht).
     • Je duwt een kruiwagen vol appels (duwkracht).
     • Een tractor trekt een ploeg door het veld (trekkracht).
     • De zwaartekracht trekt alles naar de aarde (zwaartekracht).
   • Theorie: Verschillende soorten krachten hebben verschillende effecten op objecten.
4. Grootte, aangrijpingspunt, zin en richting van een kracht
   • Bij het duwen van de kruiwagen heb je gemerkt dat het gemakkelijker is als je laag bij de handvatten duwt (aangrijpingspunt). De richting waarin je duwt, bepaalt waar de kruiwagen naartoe gaat. Hoe harder je duwt, hoe sneller de kruiwagen beweegt (grootte van de kracht).
   • Theorie: Een kracht heeft een grootte (hoe sterk), een aangrijpingspunt (waar de kracht wordt uitgeoefend), een zin (de richting van de kracht), en een richting (de lijn waarlangs de kracht werkt).
5. Voorstellen van krachten met het vectormodel.
   • Stel je voor dat je een diagram tekent van de appelboom. De kracht waarmee de appel naar beneden valt, kan worden getekend als een pijl die naar beneden wijst vanuit de appel. Deze pijl vertegenwoordigt de zwaartekracht.
   • Theorie: Krachten kunnen worden voorgesteld met behulp van het vectormodel, waarbij een pijl de richting en grootte van de kracht weergeeft (zie afbeelding onderaan)
6. Berekenen van snelheid met afgelegde weg en tijdsduur
   • Je loopt van de boomgaard naar de schuur, een afstand van 100 meter, in 2 minuten. Je kunt je snelheid berekenen door de afstand te delen door de tijd.
   • Theorie: Snelheid = Afstand / Tijd. In dit geval is de snelheid 100 meter / 2 minuten = 50 meter per minuut.

Afsluitende oefening:

Kijk om je heen in de klas of thuis. Kun je voorbeelden vinden van krachten en energieomzettingen in actie? Schrijf drie voorbeelden op en beschrijf welke krachten en energieomzettingen er aan het werk zijn.

Met de opkomst van technologie en automatisering begonnen landbouwers zich af te vragen hoe ze het potentieel van programmeren konden benutten om hun tractorritten te verbeteren. Het was niet langer voldoende om alleen maar de velden te bewerken; er was behoefte aan precisie, efficiëntie en minimalisatie van verlies.

TIP: Leen of koop Curious Cars of Inductive Truck en laat de leerlingen zelf een efficiënte rit voor hun voertuig programmeren. Zo kunnen ze een route ontwerpen voor een programmeerbare auto die een tractor nabootst. Misschien is het leuk om hier een wedstrijdje aan koppelen: bv snelste tijd en beste ploegfunctie op een uitgestippelde route (met obstakels) op een A3-papier.

Deze tools werken als volgt:

• Inductive Truck: De auto volgt automatisch een zwarte lijn
• Curious Cars: Door middel van een programma laten ze de auto in de weg naar keuze rijdt.

De volgende activiteiten kunnen aan bod komen op de boerderij:
1)    Maak foto’s van alle automatisatie die je ziet en waarover de landbouwer uitleg geeft op de boerderij.
2)    Leg de functie uit en de eventuele voordelen van de automatisatie.
3)    Stippel een efficiënte route uit op de boerderij (verwijs eventueel naar activiteit 5) voor een bepaalde taak. Hou een wedstrijd: wie voerde alles het snelst en meest efficiënt uit? 

Bijvoorbeeld:

• Leg stro in de kruiwagen, breng het naar de kalveren.
• Maak plantgoed klaar en breng het naar de serre
• Meng de juiste hoeveelheid voeder en breng het naar de koeien.

1. Manueel werk op de boerderij
   • Samen met de landbouwer ga je naar het veld om manueel werk te doen, bv wieden of oogsten. De landbouwer legt uit dat het werk is waar tijd een rol speelt: te lang wachten met wieden of oogsten, kan voor problemen zorgen. Terwijl je wied of de planten oogst, voel je je armen moe worden. "Dit is arbeid, we gebruiken onze energie om een taak te volbrengen."
   • Mogelijke vragen:
     • Hoeveel tijd kost het om een rij van het veld te oogsten?
     • Hoeveel energie (arbeid) gebruik je tijdens het oogsten? Denk aan hoe moe je je voelt na een bepaalde tijd werken. Veel – gewoon – weinig – hangt af van verschillende factoren
2. Machinaal werk op de boerderij
   • De landbouwer toont een voorbeeld van machinaal werk en legt uit dat dit veel energie kost, zowel van de machines die je gebruikt als van onszelf. We gebruiken machines om ons te helpen, maar elke taak kost nog steeds tijd en energie.
   • Mogelijke vragen: (afhankelijk van welk machinaal werk aan bod kwam) 
     • Hoeveel tijd kost het om een hectare te ploegen?
     • Hoeveel energie gebruikt de trekker per hectare?
3. De melkveehouderij
   • Elke koe moet op een bepaald tijdstip worden gemolken, anders kan ze ziek worden of minder melk geven. Tijd is belangrijk in het werk.
   • Oefening:
     • Hoeveel tijd kost het om één koe te melken?
     • Hoe lang blijft de melk op de boerderij?
     • Welke toestellen zijn er op de boerderij om de koe te melken en om de melk te bewaren (geef een tijdslijn)
     • Hoeveel koeien kun je in één uur melken?
4. De zon als energiebron
   • De zon is de grootste energiebron. Zonder de zon zou niets groeien. De planten gebruiken zonlicht om energie te maken via fotosynthese. Dat is ook arbeid, maar dan op een natuurlijke manier.
   • Oefening:
     • Leg uit hoe planten zonlicht gebruiken om energie te maken.
     • Hoeveel energie krijgt een plant per dag van de zon? Denk aan de tijd die een plant nodig heeft om te groeien en hoeveel zonlicht hij dagelijks ontvangt.

Naverwerking: Maak een tekening of schrijf een kort verhaal over een dag op de boerderij waarin arbeid, tijd en energie samenwerken.

Reflectievragen:

• Wat vond je het meest verrassend aan het werk op de boerderij?
• Hoe denk je dat moderne technologie de hoeveelheid arbeid en tijd die nodig is in de landbouw kan verminderen?
• Kun je een andere situatie bedenken waarin arbeid, tijd en energie op dezelfde manier samenwerken?