Experiment Lehrerinformation

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Günter Gerhardt Bruhn
vor 7 Jahren
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1 Lehrerinformation 1/5 Arbeitsauftrag Die Sch experimentieren, was eine Eierschale alles aushält und üben mit den svorschlägen rund um das Ei. Ziel Die Sch verstehen den Aufbau der Eierschale und können die Konstruktion und die damit verbundenen statischen Eigenheiten grundlegend klären. Material Sozialform smaterial Arbeits- und Notizblatt Küchenwaage Plenum ev. diverse sgruppen Zeit 30 Zusätzliche Informationen: Nimmt man ein Ei in die Handfläche und versucht es mit gleichmässigem Druck zu zerstören, so wird dies nicht gelingen. Dieses kleine aber sehr eindrucksvolle kann ebenfalls in der Klasse ausprobiert werden.

2 Arbeitsblatt 2/5 Aufgabe: Lest die Anleitung und führt anschliessend das durch. Danach könnt Ihr die Erkenntnisse auf dem Notizblatt notieren. Starke Schale Material: 4 hartgekochte Eier Bücher oder Ziegelsteine Löffel Küchenwaage Scharfes Küchenmesser Wenn man schon einmal versucht hat, die Spitzen eines rohen Eies zwischen Daumen und Zeigefinger einzudrücken, wirst man vermutlich festgestellt haben, dass es trotz grosser Anstrengung nicht so einfach gelingt. Eier sind nämlich viel robuster, als man allgemein glaubt. Noch deutlicher kann die Stabilität der Schale auf diese Weise veranschaulicht werden: Durchführung Man nimmt zwei ungeschälte, hartgekochte Eier und sägt sie sehr vorsichtig in der Mitte durch. Anschliessend höhlt man sie mit einem Teelöffel aus, stellt drei der Hälften angeordnet wie ein Dreieck auf einen Tisch und legt vorsichtig wenige dicke Bücher oder Ziegelsteine darauf. Wenn die Eierschalen nicht zerbrechen, kann das Gewicht nach und nach gesteigert werden. Es ist verblüffend, wie viel Gewicht die Eierhälften tragen können. Erklärung Das Geheimnis der unglaublichen Stärke der Eierschalen ist nicht das Material aus dem sie gemacht sind, der Kalk, sondern ihre oval gewölbte Form, welche den Druck gleichmässig verteilt. Diese Stabilität ist wichtig, damit das Ei beim Ausbrüten nicht zerstört wird. Auch Architekten nehmen sich die ovale Form des Eis, zum Beispiel beim Bau von Brücken und Staumauern, zum Vorbild.

3 Arbeitsblatt 3/5 Unser Unsere Gruppe: Skizze des s: Das haben wir entdeckt und herausgefunden: Belastbarkeit unserer Konstruktion in kg:

00 / Das Ei Thema Dokument 4/5 Information: Zusatzinformation für die LP Zusatzinfo: Bogenbrücken 1 Die Bogenbrücke gehört zur ältesten Konstruktionsform von Brücken.

4 00 / Das Ei Thema Dokument 4/5 Information: Zusatzinformation für die LP Zusatzinfo: Bogenbrücken 1 Die Bogenbrücke gehört zur ältesten Konstruktionsform von Brücken. Sie ist gekennzeichnet durch eine Bogenform sowie durch eine unverschiebliche Lagerung der beiden Bogenenden, so dass der Abtrag horizontaler Kräfte sichergestellt ist. Der Bogen wird unter Belastung vor allem durch Druckkräfte beansprucht. Sind die Bogenform und der Bogenquerschnitt so gewählt, dass die Stützlinien der auftretenden Lastfälle innerhalb des Kernquerschnittes verlaufen, so treten nur Druckspannungen und keine Zugspannungen auf. Daher war es schon im Altertum möglich Bogenbrücken aus Natursteinen, aber auch von Gewölben und Kuppeln zu bauen. So konnten grössere Spannweiten erreicht werden als mit der Anwendung von Balken zum Tragen der Lasten. Die erreichbare Spannweite bei einer Bogenbrücke ist nicht nur abhängig vom verwendeten Baumaterial, sondern auch von der Form des Bogens. Ausgehend vom halbkreisförmigen Brückenbogen entwickelte sich der Segmentbogen und eine Vielzahl anderer Bogenvarianten, wodurch die Brücken flacher wurden. Mit zunehmender Abflachung des Brückenbogens nimmt auch der von der Last erzeugte Horizontalschub zu und die Vertikalbelastung entsprechend ab. Die damit verbundene kompliziertere Bautechnik von Segmentbogenbrücken wurde erst ab dem frühen Mittelalter sicher beherrscht. Halbkreisförmige Bogenbrücken wurden schon vor der Christlichen Zeitrechnung erbaut. Regionalzug auf dem Kreisviadukt Brusio Fotograf: Unbekannt, Copyright RhB/Swiss Image 1 Quelle: Wikipedia.de

00 / Das Ei Thema Dokument 5/5 Statisches Prinzip Das statische Prinzip der Bogenbrücke besteht darin, dass die vertikalen Lasten, die durch Eigenlast, Verkehr etc.

5 00 / Das Ei Thema Dokument 5/5 Statisches Prinzip Das statische Prinzip der Bogenbrücke besteht darin, dass die vertikalen Lasten, die durch Eigenlast, Verkehr etc. entstehen, allein durch Druckkräfte im Bogen in den Baugrund geleitet werden. Der Grund dafür ist die spezielle Form des Bogens, der einer gespiegelten Kettenlinie entspricht; eine Kette aufgehängt zwischen zwei Widerlagen kann nur Zugkräfte aufnehmen und hängt daher in entsprechende Form durch. Die Widerlager/Fundamente müssen neben lotrechten Kräften vor allem auch horizontale Kräfte aufnehmen; sie werden durch die Verformungen des Bogens und dem daraus resultierenden Bogenschub "auseinander gedrückt". Bei mehreren Bögen nebeneinander heben sich diese Druckkräfte an den inneren Pfeilern auf und wirken dann nur an den äußeren Widerlagern. Kuppeln Auch die Konstruktionen von Kuppeln (Bild: Santa Maria del Fiore, Florenz) basieren auf derselben Systematik.

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