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Karsten Mathias Dresdner
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Jahrgangsstufe 8-10 Physik, Biologie, Chemie, Geographie Team: Schule und Klasse: F O R S C H U N G S B O G E N Herzlich willkommen im Bionicum! Natur als Vorbild für Technik. Das ist Bionik.

1 Jahrgangsstufe 8-10 Physik, Biologie, Chemie, Geographie Team: Schule und Klasse: F O R S C H U N G S B O G E N Herzlich willkommen im Bionicum! Natur als Vorbild für Technik. Das ist Bionik. Werde selbst zum Forscher und erkunde die erfindungsreiche und überraschende Welt der Bionik von luftigen und weiten Höhen bis hin in die winzigsten Bestandteile des Lebens, den Molekülen. Du wirst staunen Viel Spaß auf deiner Erforschungstour!

Werde selbst zum Forscher und erkunde die erfindungsreiche und überraschende Welt der Bionik von luftigen

2 Stabil und leicht. So baut die Natur Wofür stehen folgende Begriffe? SKO = CAO = In der Medienstation siehst du, wie SKO im Designprozess funktioniert. Welche Produkte findest du in der Vitrine, die ebenfalls so optimiert wurden? Bereits im Jahre 1867 hat der Franzose mit dem das erste bionische Patent für einen Verbundwerkstoff angemeldet. Auf die Idee kam er durch ein verwittertes Blatt eines. Er entdeckte, dass das Blatt aus Fasern besteht, die in einen Füllstoff eingebettet sind, der von Technikern generell als Matrix bezeichnet wird. Nach dem gleichen Prinzip fertigte er dann Pflanzkästen, indem er ein Drahtgewebe in eine Form für Pflanzkästen legte und diese mit Beton ausgoss. tec.lehrerfreund Stahlbeton ist ein wichtiger Verbundwerkstoff. Welche Aussage ist richtig? Beton hält Druck stand, Stahl ist zugbeständig Stahl hält Druck stand, Beton ist zugbeständig Warum sind bionische Schrauben bruchsicherer als normale Schrauben? Welche der Schrauben auf dem Tisch ist bionisch optimiert? die linke die rechte Florian Benz für LfU

Auf die Idee kam er durch ein verwittertes Blatt eines.

3 Die Haut macht s möglich Der Sandfisch hat eine besonders kratzfeste Haut. Woran liegt das? Manche Materialen sind glatter als andere, Sand kann von ihnen besser abrutschen. Welche Neigungswinkel genügen, um Sand abgleiten zu lassen und wie schneidet die Sandfischhaut im Vergleich dazu ab? Benenne die vier Materialen im Vergleich. Richtig oder falsch? Teflon ist rutschiger als Stahl Stahl ist rutschiger als Nylon Finde die Antworten im Gitterrätsel. Die Rillen auf seiner Haut inspirierten zu technischen Umsetzungen im Segel und Schwimmsport und in der Luftfahrt. Nebeltrinkerkäfer und Dünengras standen Pate für diese Erfindung, die in der Wüste sehr nützlich ist. Die Blätter dieser Pflanzen halten wochenlang eine Luftschicht unter Wasser. Der Dornteufel saugt Wasser aus dem Sand. Welcher Effekt ist dabei am Werk? Was glaubst du: In welchem Röhrchen wird das Wasser am höchsten stehen? Zeichne die Wasserpegel in den Röhrchen im Verhältnis zueinander ein. Wofür könnte das nützlich sein?

Teflon ist rutschiger als Stahl Stahl ist rutschiger als Nylon Finde die Antworten im Gitterrätsel.

4 Wie von Zauberhand in Bestform Wassertropfen nehmen den Schmutz auf der Lotuspflanze einfach mit. Aber was steckt dahinter? Wachsnoppen auf der Oberfläche Kapillareffekt Selbstreinigung ist praktisch. Welche Anwendungsmöglichkeiten fallen dir ein? Moritz Holzinger - Wikimedia Commons Bionische Messer orientieren sich am Biberzahn. Wie schärfen sich die Zähne von selbst? Schau dir die Zähne und Messer genau an. (Mehrere Antworten sind richtig) Die Zähne sind rundum mit Zahnschmelz umhüllt Die Zähne sind nur vorne mit Zahnschmelz bedeckt Der Zahnschmelz bricht immer wieder ab Die Zähne von Bibern wachsen nicht nach Das Zahnbein ist hart Der Zahnschmelz ist hart Dr. Joswig Walter, LfU In welcher Form legen Bienen ihre Waben an? Was passiert dann? Bei welchen Temperaturen wird das Wachs der Waben warm? Marianne Mayer - Fotolia.com 40 C 30 C Bienenwaben sind schwingungsselektiv. Was ist damit gemeint? sie verstärken alle Schwingungen sie dämpfen alle Schwingungen sie verstärken bestimmte Schwingungen und dämpfen andere

Schau dir die Zähne und Messer genau an.

5 Was lernt der Roboter von Mensch und Tier? Der Roboter Nao besteht im Wesentlichen aus diesen Einheiten. Was sind die menschlichen Vorbilder dafür? Mensch Roboter Schaltzentrale Elektromotoren Sensoren Es gibt Roboter mit Rädern oder mit 2, 4, 6, 8 Beinen. Was glaubst du? Was eignet sich besser für die Fortbewegung Im unwegsamen Gelände? Auf der Straße? Warum können Roboter unter Umständen gefährlich sein? An welchen Tieren orientiert sich der bionische Handlings-Assistent der Firma Festo? Xocolatl Wikimedia Commons stuporter - Fotolia.com Eric Isselée - Fotolia.com Ikiwaner - Wikimedia Commons Beschreibe kurz wie der FinRay-Effekt funktioniert. An welchen Exponaten im Bionicum kannst du den FinRay-Effekt noch beobachten?

Was eignet sich besser für die Fortbewegung Im unwegsamen Gelände? Auf der Straße? Warum können Roboter unter Umständen gefährlich sein?

6 Hell, schattig, gut gelüftet: Bionisch wohnen Was besagt der Bernoullie Effekt? Bezeichne in der Grafik die Strömungsrichtung im Bau. Wo herrscht Über und wo Unterdruck? In welchen Klima machen Gebäude mit derartiger Klimatisierung Sinn und warum? Wie nennt man Solarzellen, die die pflanzliche Photosynthese nachahmen? _ Herkömmliche Solarzellen sind auf hochreines angewiesen. Dieses wird in diesen Zellen durch ersetzt. Fallen dir Beispiele ein? Hibiskus, Was ist das? Susanne Boyer, isochrom Wien Was ist Flectofin und was ist das Vorbild dafür?

Wie nennt man Solarzellen, die die pflanzliche Photosynthese nachahmen? _ Herkömmliche Solarzellen sind auf hochreines angewiesen.

7 Kleine Teilchen mit großer Wirkung Woraus besteht Spinnenseide hauptsächlich? Protein Chitin Welche Anwendungen in der Medizin kennst du? Marco König, Piclease Was denkst du? Warum ist es so schwierig, Spinnenseide in Spinnenfarmen wie in der Seidenraupenproduktion zu produzieren? Spinnen stellen die Seidenproduktion in Gefangenschaft ein Spinnen sind größtenteils Kannibalen Spinnen produzieren in Gefangenschaft Seide von minderer Qualität Spinnen gehen in Gefangenschaft ein Wie schafft es der Gecko an der Decke zu laufen ohne herunterzufallen? Seine Füße funktionieren wie kleine Saugnäpfe und haften sich mit Unterdruck an die Decke. Seine Füße haben sehr viele feine Haare, die elektrostatisch an der Decke haften. Svdmolen, wikicommons Welche physikalischen Kräfte sind dafür verantwortlich, dass der Gecko so gut an der Oberfläche haftet? Die Kräfte, mit denen der Gecko an der Decke haftet sind in der Summe enorm. Wie schafft er es, diese zu überwinden? Schau dir dazu auch den Stempel an.

Spinnen stellen die Seidenproduktion in Gefangenschaft ein Spinnen sind größtenteils Kannibalen Spinnen produzieren in Gefangenschaft Seide von minderer Qualität Spinnen gehen in Gefangenschaft ein

8 Pfiffig organisiert wie die Ameisen Welche Aussagen treffen auf Schwarmintelligenz zu: Durch das Zusammenspiel einfacher Akteure erwächst eine Höhere Leistung Schwarmintelligenz kommt durch die Intelligenz eines einzelnen Anführers zustande. Richard Bartz, Wikimedia Commons Ameisenalgorithmen schauen sich die effiziente Futtersuche bei den Ameisen ab. Was hilft den Ameisen dabei? (Mehrere Antworten sind richtig.) Duftstoffe Fußspuren Ausreißer innerhalb der Ameisengruppe Verfolgen von Futterkonkurrenten Verfolgen des immer gleichen Wegs Was sind evolutionäre Algorithmen und was ist das Vorbild dafür? Hier siehst du ein Beispiel: Worum handelt es sich? NASA, public domain Mittlerweile stecken evolutionäre Methoden in sehr vielen industriellen Produkten. Kreuze diejenigen an, bei denen du dir die Anwendung als sinnvoll vorstellen kannst. (Mehrere Antworten sind richtig.) Winglets für Flugzeuge Kaffeemischungen Profile von Autoreifen Regeln für Teamarbeit in Unternehmen Ästhetische Wirkung von Musikstücken

9 Zusammenfassung Jetzt hast du einige Beispiele der Bionik bereits kennen gelernt. Ergänze die folgende Tabelle. Biologisches Vorbild Technische Erfindung Langlaufski, Prothesen Salvinia-Textil für Schiffe Küchen- und Industriemesser Schwimmanzüge, Beschichtungen für Luftfahrt und Schifffahrt Technische Kapillare Geckotape Bionische Spiegel für Solarkraftwerke Finde das nebenstehende Foto in der Ausstellung. Es zeigt die Namib Wüste in Afrika. Einige Tierarten haben sich wohl verlaufen. Welche Tierarten kommen in diesem Lebensraum NICHT vor? Was denkst du? Warum ist es für Bioniker so wichtig, die Artenvielfalt zu erhalten? Was gefährdet deiner Meinung nach die Artenvielfalt? Zerstörung natürlicher Lebensräume Monokulturen in der Landwirtschaft Zivilisationsmüll Umweltbewusste Lebensweise Fortbewegung mit dem Fahrrad Klimaveränderung Bejagung / Überfischung Einkaufen von regionalen/ saisonalen Produkten

Kapillare Geckotape Bionische Spiegel für Solarkraftwerke Finde das nebenstehende Foto in der Ausstellung. Es zeigt die Namib Wüste in Afrika. Einige Tierarten haben sich wohl verlaufen.

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