Mechanik I
Klasse 8
Die Wurfmaschine – wer schleudert am weitesten?
Ein Tischtennisball, ein Stapel Karton und eine Frage: Wie baut man daraus eine Maschine, die den Ball quer durch den Raum schleudert – und dabei auch noch trifft?
Willkommen beim Katapult-Wettbewerb. Eure Aufgabe klingt einfach, hat es aber in sich: Baut in eurem Team eine Wurfmaschine ganz aus Karton. Das Geheimnis steckt im Hebel. Wie lang macht ihr den Wurfarm? Wo setzt ihr den Drehpunkt? Und wie schwer darf das Gegengewicht sein?
Die Antworten bekommt ihr nicht von uns – ihr findet sie selbst heraus. Ihr forscht wie echte Ingenieurinnen und Ingenieure: Ihr stellt eine Vermutung auf, verändert an eurem Katapult immer nur eine Sache, messt die Wurfweite und schaut, was passiert. Schritt für Schritt versteht ihr, warum eure Maschine weit wirft – oder eben nicht.
Am Ende zählt beim großen Wettbewerb, wer am weitesten schleudert oder am genauesten ins Ziel trifft. Und das Wichtigste: Ihr könnt an eurem eigenen Katapult erklären, warum es so gut funktioniert.
Schnappt euch den Karton – und los geht die Tüftelei!
Levelplan – Mechanik I
Ich kann sagen, dass Kräfte Dinge bewegen, abbremsen oder verformen können.
Ich kann bei einem Beispiel angeben, was die Kraft bewirkt.
Ich kann erklären, welche Kräfte an meinem Mausefallenauto wirken, damit es losfährt und wieder anhält.
Ich kann eine Kraft als Pfeil zeichnen.
Ich kann mit dem Pfeil Richtung und Stärke einer Kraft darstellen.
Ich kann in einer Alltagssituation (z. B. einen Schlitten ziehen) die wirkenden Kräfte als Pfeile einzeichnen.
Ich kann mit einem Kraftmesser eine Kraft in Newton messen.
Ich kann Kräfte messen und vergleichen (z. B. welches Mäppchen schwerer ist).
Ich kann erklären, warum ein voller Einkaufsbeutel stärker an der Hand zieht als ein leerer.
Ich kann sagen, dass sich eine Feder weiter dehnt, wenn man stärker zieht.
Ich kann mit F = D · s rechnen.
Ich kann erklären, wie eine Federwaage oder ein Expander funktioniert.
Ich kann Masse (kg) und Gewichtskraft (N) unterscheiden.
Ich kann mit F = m · g rechnen (10 N ≈ 1 kg).
Ich kann erklären, warum ein Astronaut auf dem Mond leichter ist, aber gleich viel „Material" (Masse) hat.
Ich kann Beispiele für Reibung nennen (z. B. beim Schieben einer Kiste).
Ich kann untersuchen, wann die Reibung größer oder kleiner ist (rollen statt schieben).
Ich kann erklären, warum man eine schwere Kiste leichter rollt als schiebt und warum Schuhe ein Profil haben.
Ich kann sagen, dass eine Last leichter wird, wenn mehrere gemeinsam tragen.
Ich kann zeigen, wie sich die Kraft beim Tragen auf zwei oder vier Personen aufteilt.
Ich kann erklären, warum zwei Personen einen schweren Tisch leichter tragen als eine Person allein.
Ich kann sagen, dass ein Körper von selbst weder anfängt noch aufhört sich zu bewegen.
Ich kann mit der Trägheit erklären, wohin ein Gegenstand beim Anfahren oder Bremsen fällt.
Ich kann erklären, warum man im Bus nach vorn kippt, wenn er bremst, und warum die Suppe aus dem Teller schwappt, wenn man losläuft.
Ich kann sagen, dass ein schwerer Körper schwerer in Bewegung zu bringen und zu stoppen ist.
Ich kann bei gleicher Kraft die Bewegung verschieden schwerer Körper vergleichen.
Ich kann erklären, warum ein voller Einkaufswagen schwerer in Schwung zu bringen und auch schwerer wieder zu stoppen ist als ein leerer.
Ich kann Drehpunkt, Kraftarm und Lastarm an einem Hebel zeigen.
Ich kann mit dem Hebelgesetz „Kraft · Kraftarm = Last · Lastarm" rechnen.
Ich kann erklären, warum auf einer Wippe ein schweres und ein leichtes Kind ins Gleichgewicht kommen, wenn das schwere weiter innen sitzt.
Ich kann Hebel in Werkzeugen wie Zange, Schere oder Flaschenöffner erkennen.
Ich kann erklären, warum ein langer Hebelarm Kraft spart.
Ich kann erklären, warum man einen Nagel mit dem hinteren Teil des Hammers leichter aus der Wand zieht.
Ich kann sagen, dass ein schwerer oder schneller Körper „mehr Schwung" (Impuls) hat.
Ich kann mit p = m · v rechnen und beschreiben, dass beim Stoß Schwung weitergegeben wird.
Ich kann erklären, was beim Billard passiert, wenn eine Kugel eine andere trifft.
Ich kann Airbag und Knautschzone als Schutz nennen.
Ich kann erklären, dass ein längeres Abbremsen die Kraft kleiner macht.
Ich kann erklären, warum man beim Landen besser in die Knie geht als steif stehen zu bleiben.