Experiment der Woche: Gleichgewicht und Schwerpunkt
In der Natur finden wir oft Bäume oder Felsen, die nach unserem Verständnis gar nicht so vorkommen dürften. Sie stehen schief oder nur noch auf einer kleinen Fläche und müssten eigentlich umkippen. Doch irgendwie befinden sie sich im Gleichgewicht. Der Schwerpunkt spielt hierbei eine entscheidende Rolle. Technisch nutzen wir dies inzwischen bei vielen Maschinen und Konstruktionen.
Um das besser zu verstehen, untersuchen wir Schwerpunkte und Gleichgewicht in den folgenden Experimenten.
Dafür wird benötigt: eine Tasse oder ein Glas (ca. 200 ml) , zwei Kuchengabeln und eine kleine Holzplatte (oder dicke Pappe).
Durchführung: Probiere zunächst, die kleine Holzplatte so weit wie möglich am äußeren Tassenrand zu platzieren, ohne dass diese herunterfällt.
Befestige nun die beiden Gabeln an der Holzplatte (oder Pappe), indem du sie zusammenklemmst. Achte darauf, dich nicht an den Zinken zu stechen. Lege nun die Holzplatte erneut auf den äußersten Tassenrand und beobachte, was passiert.
Beschreibe deine Beobachtung und überlege, worauf dieses Phänomen beruhen könnte.
Hier das passende Arbeitsblatt zu unserem Experiment der Woche "Gleichgewicht und Schwerpunkt" zum KOSTENLOSEN Download.
Auswertung
In diesem Versuch sorgt der in der Mitte der kleinen Holzplatte befindliche Schwerpunkt zunächst dafür, dass diese nicht am äußeren Tassenrand zum Liegen kommen kann. Jedes Mal beim deutlichen Überschreiten der Mitte kippt die kleine Holzplatte um und fällt vom Tassenrand hinunter. Erst durch die (Klemm)Befestigung der beiden Kuchengabeln wird aufgrund deren Gewichts der gemeinsame Schwerpunkt deutlich vom Mittelpunkt der kleinen Holplatte verschoben, sodass diese nun ungehindert am äußeren Tassenrand stabil zum Liegen kommt.
Die Holzplatte mit regulärem Schwerpunkt in der Mitte kippt bei der Auflage am Tassenrand hinunter.
Mit den eingeklemmten Gabeln wird der Schwerpunkt des Gebildes aufgrund der schweren Gabelgriffe deutlich nach links hinter den Mittelpunkt der Holzplatte verschoben. Dadurch kann diese ungehindert auf dem Tassenrand im Gleichgewicht liegen.
Knobelaufgabe für Schwerpunkt-Detektive
Ein Brückenbaumeister fordert einen Dachdeckermeister heraus: „Es gibt Brücken aus neun Holzstangen, die sich gegenseitig tragen, ohne dass eine zusätzliche Verbindung besteht (Leim oder Schrauben). Schaffst du es, dass 10 Nägel von einem einzelnen getragen werden, ohne sie mit zusätzlichen Hilfsmitteln zu verbinden?“
Überlege, ob diese Herausforderung zu bewältigen ist. Probiere es aus und löse die Aufgabe, wenn du kannst.
Material: Holzklötzchen, Handbohrer, 11 Nägel (ca. 8 cm lang) mit großem Kopf.
Tipp (wie im Bild zu sehen): Bohre zunächst ein Loch als Halterung für den Basis-Nagel .
Auf welche Weise sollte der Dachdeckermeister die Nägel platzieren?
Richtige Detektive finden auch die Lösung auf dieser Seite ... ;)
Haben wir das Interesse an naturwissenschaftlichen Experimenten geweckt?
Dann hier eine kleine Auswahl, wenn rund um das Thema Gleichgewicht und Schwerpunkt.
