Begleitheft Activity booklet Manual d‘accompagnement Begeleidend boekje Cuaderno adjunto Folheto Libretto di istruzioni Сопроводительная инструкция 附带说明书
Was ist Dynamik? Fun with Physics Bauteile des Dynamic L2 Zusammenhang Kraft – Dynamik Versuchsmodell 1 – oder warum sich Dinge bewegen Physikalische Erklärung Mehr oder weniger Kraft? Welcher Ball fliegt weiter? Wer ist schwerer? Welche Bahn ist schneller? Mathematisch gesehen ... Warum kommen die Kugeln überhaupt unten an? Schwerkraft im Alltag ... ...
Was ist Dynamik? ■ In unserem täglichen Leben begegnet sie uns überall und wir nehmen Sie vielleicht schon gar nicht mehr wahr, weil sie uns so gewohnt erscheint – die Dynamik! Immer und überall, wo sich etwas bewegt, spricht man von Dynamik. Sie begegnet uns schon früh morgens beim Aufstehen. Wir bewegen uns aus dem Bett ins Bad oder zum Frühstück. Danach fahren oder laufen wir zur Schule oder zur Arbeit.
■ Um die Dynamik zu verstehen, ist es wichtig, zu begreifen woher Sie kommt. Die folgenden zwei einfachen Versuche erklären, woran es liegt, dass sich etwas bewegt. Wir haben in der Einleitung schon festgestellt, dass es sich bei der Dynamik immer um etwas handelt, das sich bewegt. Baue das Versuchsmodell 1 (ebene Bahn) auf, um die Versuche durchführen zu können. Aufgabe: Lege eine Kugel in die Schiene und schiebe die Kugel ganz leicht (mit wenig Kraft) an.
Physikalische Erklärung Der Zusammenhang besteht aus einer Masse (Gewicht der Kugel) und einer Beschleunigung (die Kugel wird aus der Ruhe beschleunigt) und dafür musst du eine Kraft (Muskelkraft) aufwenden. Dieser Zusammenhang lässt sich als Formel darstellen und wird als „Definition der Kraft“ verwendet.
Aufgabe: Du beschleunigst zwei unterschiedlich schwere Bälle, zum Beispiel einen Tennisball und eine Kugel beim Kugelstoßen. Wenn du versuchst, beide mit deiner ganzen Kraft zu werfen, welcher wird schneller beschleunigen, beziehungsweise dann Welcher Ball fliegt weiter? dadurch auch weiter fliegen? Wenn du jeweils deine ganze Kraft aufbringst, wird der Tennisball schneller beschleunigt, da er leichter als die Kugel ist. Daher wird er auch weiter fliegen als die Kugel.
Welche Bahn ist schneller? ■ Da wir nun wissen, dass bei allen Bewegungen Kräfte im Spiel sind, dreht sich der nächste Versuch darum, ob auch die Bahn einen Einfluss auf die Bewegung hat. Baue das Versuchsmodell 2 (Beschleunigungen) mit den beiden unterschiedlichen Bahnformen auf. Eine Bahn ist nach oben gewölbt und eine nach unten. Wenn du fertig bist, kann der Versuch starten. Aufgabe: Lege in jede Bahn am oberen Ende eine Kugel.
■ Wenn du dir Gedanken gemacht hast zu der Frage warum die Kugel überhaupt unten ankommt, dann ist dir vielleicht aufgefallen, dass du keine Kraft gebraucht hast, damit die Kugel anfängt sich zu bewegen. Wenn du nun an unseren ersten Versuch denkst, weißt du aber sicherlich noch, dass keine Bewegung ohne Einwirkung einer Kraft stattfinden kann. Da sich die Kugel bewegt, muss auch hier eine Kraft wirken. Die Kraft, welche die Kugel nach unten zieht ist die so genannte Schwerkraft.
Looping ■ Da wir jetzt auch wissen, dass es eine Schwerkraft gibt, kommen wir zum nächsten Versuch. Vielleicht warst du schon mal in einem Vergnügungspark oder auf einem Volksfest mit vielen Fahrgeschäften und Achterbahnen. Dabei sind dir bestimmt die beeindruckenden Loopings aufgefallen. Um den nächsten Versuch durchzuführen kannst du das Versuchsmodell 3 (Looping) aufbauen. Aufgabe: Nachdem du den Looping aufgebaut hast, kann unser Versuch losgehen.
■ Da wir nun schon sehr viel über verschiedene Kräfte und Bewegungen gehört haben, machen wir die nächsten Versuche. Diese sollen das Thema Energie ein bisschen näher beleuchten. Du fragst dich nun sicherlich, was Kräfte, Bewegungen und Energie miteinander zu tun haben? Wenn man sich fragt, für was man Energie überhaupt braucht, wird es um einiges klarer.
Die Physik sagt: „Von Nichts – kommt Nichts“ Halfpipe Um die Halfpipe zu verstehen ist es notwendig, den so genannten Energieerhaltungssatz zu kennen. Der Energieerhaltungssatz sagt aus, dass die Summe aller vorhandenen Energien immer gleich bleibt. Energie kann weder aus dem Nichts gewonnen werden, noch geht Sie verloren. Energie kann nur umgewandelt werden.
■ Da wir im vorherigen Versuch gelernt haben, dass sich Energie nach dem Energieerhaltungssatz nur umwandeln kann und nicht verloren geht, stellt sich die Frage, warum die Kugel dann trotzdem anhält? Wenn keine Energie verloren gehen kann, muss sie doch immer weiterrollen, oder? Wieso hält die Kugel an? Aufgabe: Führe den vorherigen Versuch mit dem Modell 4 (Halfpipe) nochmal durch. Überlege dir dieses Mal, warum die Kugel irgendwann anhält! Ein Tipp: Fahre mit einem Finger durch die Bahn.
Kugeln stoßen zusammen ■ Für die folgenden Versuche kannst du das Versuchsmodell 4 (Halfpipe) aufgebaut lassen. Aufgabe: Lege unten in die Halfpipe zwei Kugeln in die Bahn und lasse von oben eine weitere Kugel hinein rollen. Was passiert? Die letzte Kugel wird abgestoßen. Der Stoß geht sozusagen durch alle Kugeln hindurch. Aufgabe: Du kannst unten noch weitere Kugeln hineinlegen. Was passiert dann? Das Gleiche wie beim ersten Versuch. Die letzte Kugel wird abgestoßen.
Der Impuls wird aber erst dann richtig sichtbar, wenn ein Stoß stattfindet, denn erst dann wird der Impuls übertragen! Ähnlich wie beim Energieerhaltungssatz „Die Energie immer gleich bleibt“, gibt es zum Impuls auch einen Impulserhaltungssatz. Dieser sagt aus, dass auch bei einem Stoß der Impuls gleich bleibt.
Die großen Parcours ■ Die physikalischen Effekte, die du bei deinen bisherigen Versuchen kennen gelernt hast, kannst du verwenden um spannende Kugelparcours mit verschiedenen Schikanen und überraschenden Effekten aufzubauen. Aufzug Alle in der Bauanleitung gezeigten Parcours enthalten einen Aufzug. Dieser besteht aus einer angetriebenen Kette an der magnetische Kugelhalter befestigt sind.
Kugelbremse D Die Geschwindigkeit der Kugel wird durch die Kugelbremse etwas verringert. Somit kann die Kugel durch die drei folgenden schnellen Richtungswechsel der 180° Kurven flitzen, ohne herauszufallen. Ti p p : Das Gelenk der Kugelbremse muss sich leicht bewegen können. Das Pendel darf nicht an anderen Bauteilen streifen oder anschlagen. Gegebenenfalls musst du die Bauteile justieren.
Absturz mit Die Kugel rollt durch den Parcours – doch dann hört die Flexschiene plötzlich auf und die Kugel fällt nach unten. Die nächste Schiene nimmt die Kugel auf und lässt sie sofort in die entgegengesetzte Richtung weiterrollen. Diese Schikane ist im Parcours 2 drei Mal auf unterschiedliche Weise eingebaut. Richtungswechsel Ti p p : Die weiterführende Flexschiene muss korrekt zu der vorherigen Flexschiene ausgerichtet sein, damit die Kugel nach dem Absturz aufgefangen wird und weiterrollen kann.
D ■ Dieser Parcours ist das größte Modell des Baukastens und enthält weitere spannende Schikanen und Effekte. Die Kugel rollt nach dem Abstreifen vom magnetischen Kugelhalter in die automatische Weiche, die alle ankommemden Kugeln abwechselnd nach rechts und links rollen lässt. Parcours 3 Automatische Weiche Ti p p : Achte darauf, dass alle Bauteile der automatischen Weiche korrekt montiert sowie korrekt ausgerichtet sind und sich die Weiche leicht bewegen lässt.
Looping Nach der Schranke hat die Strecke ein sehr starkes Gefälle, damit die Kugel die nötige Geschwindigkeit aufnehmen kann, um durch den Looping flitzen zu können. Die hohe Geschwindigkeit der Kugel wird nach dem Looping durch die Kugelbremse etwas verringert und rollt Richtung 180° Kurve weiter. Ti p p : Die Flexschienen des Loopings kannst du wie dargestellt verschieben, im Falle die Kugel nicht korrekt durch den Looping rollen sollte.
