GEODÄTISCHE KUPPEL - Dyson

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AUFGABE
01
GEODÄTISCHE KUPPEL
Richard Buckminster Fuller studierte Bienenstöcke,
Fischernetze und andere “Netzwerke”, um die
geodätische Kuppel zu entwerfen. Sie ist leicht, einfach
zu bauen und trotzdem unglaublich stabil. Heute gibt es
über 300.000 dieser Kuppelkonstruktionen weltweit.
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AUFGABE
01
Folgen Sie den Schritten 1 bis 6.
Damit eine Kuppel entsteht, müssen die Zahnstocher beim
Bauen in der Länge variiert werden. D.h. es werden kürzere
und längere Stücke benötigt.
Für kürzere Stücke können Sie den Zahnstocher einfach
tiefer in das Weingummi schieben.
Markierung in der Abbildung:
Lang
Kurz
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Ansicht von oben.
Bauen Sie eine geodätische
Kuppel mithilfe von Weingummi
und Zahnstochern.
MATERIAL
Zahnstocher
Weingummi
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WARUM IST EINE GEODÄTISCHE KUPPEL
SO STABIL?
Mehrere miteinander verbundene Dreiecke bilden
unglaublich stabile Strukturen. Um ein Dreieck zu
deformieren oder auszubeulen, muss man die Seiten
auseinanderziehen oder zusammendrücken. Das ist
sehr schwer, da die Dreiecke sich gegenseitig stützen.
Ideal für Polarstationen und Militärbasen.
KUPPELN UND MEHR
Versuchen Sie, eine größere Kuppel zu bauen.
Je mehr Dreiecke es gibt, desto stabiler ist die
Kuppel und desto sanfter ist die Wölbung. Sie können
auch andere Formen auf Basis der miteinander
verbundenen Dreiecke entwerfen.
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AUFGABE
02
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ZUSTAND VERÄNDERN
Gummi ist heute überall. Aber in den frühen 30er
Jahren des 19. Jahrhunderts wurde es als nutzlos
angesehen. Es wurde hart im Winter und schmolz im
Sommer. Charles Goodyear verbrachte neun Jahre
damit, eine Lösung zu finden. Er mischte Gummi mit
anderen Substanzen; er kochte es; bedeckte es mit
Säure. Zufällig tropfte er eine Schwefel-Kautschuk-
Mischung auf eine heiße Herdplatte - dadurch
wurde die Substanz dauerhaft elastisch, bekannt
als vulkanisiertes Gummi.
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AUFGABE
02
Zustand des Eis verändern:
Wie verändert man die
Eigenschaften eines
Eis, damit es in eine
Flasche passt?
Kochen Sie das Ei 10 min im Topf und entfernen Sie
dann vorsichtig die Schale.
Alternativ (und um die Aufgabe etwas schwieriger zu
machen) können Sie das rohe Ei bis zu zwei Tage in ein
Glas Essig eintauchen. Wenn Sie das Ei herausnehmen,
hat die Schale ihre Konsistenz verändert und das Ei
wird sehr gummiartig sein.
MATERIAL
1 kleines, ungekochtes Ei
1 Glas Essig
1 Glasflasche mit einem weiten Hals
1 Topf mit kochendem Wasser
(Kinder nur unter Aufsicht eines Erwachsenen)
Erhitzen Sie die Glasflasche mit heißem Wasser (entweder
heißes Wasser in die Flasche schütten oder die Flasche in einem
mit Wasser gefüllten Topf erhitzen). Verwenden Sie Handschuhe
oder ein Küchenhandtuch, wenn Sie die Flasche anfassen. Legen
Sie das Ei auf den Flaschenhals. Wenn die Luft in der Flasche
abkühlt, zieht sie sich zusammen und saugt das Ei nach unten.
Tipp: Schmieren Sie das Ei mit Öl oder Geschirrspülmittel ein.

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FUNKTIONSWEISE
Eier sind reich an Protein. Bei Zufuhr von Wärme - also
wenn man ein rohes Ei kocht - lösen sich die chemischen
Verbindungen in den Proteinen und neue Verbindungen
zwischen angrenzenden Molekülen werden gebildet. Ein
neues Netzwerk von verbundenen Proteinen entsteht,
was dazu führt, dass das Ei hart wird.
Essig enthält Ethansäure (CH 3 COOH), die das
Kalziumkarbonat (CaCO 3 ) der Schale zersetzt,
aber die elastische Membran des Eis zurücklässt.
CH 3 COOH
CH 3 COOH
CaCO 3
CH 3 COOH
CH 3 COOH
B
CO 2 + H 2 O
CO 2 + H 2 O
C
(CH 3 COO) 2 Ca
C
CO 2 + H 2 O
CO 2 + H 2 O
Ei, in Essig eingetaucht. Wenn die Ethansäure mit
der Eierschale reagiert,
werden Kohlendioxid und
Wasser freigesetzt.
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AUFGABE
03
SPAGHETTI-BRÜCKEN
Isambard Kingdom Brunel war das Genie hinter der
Great Western Eisenbahnlinie. Eine Reihe von Tunneln
und Brücken, die London mit dem Südwesten und Wales
verbanden. Durch jahrelanges Testen und Untersuchen
entwickelte er ein Fachwissen über Materialstärken
und -grenzen und die strukturelle Stabilität
unterschiedlicher Formen.
BALKENBRÜCKE STAHLTRÄGERBRÜCKE
BOGENBRÜCKE AUSLEGERBRÜCKE
SCHRÄGSEILBRÜCKE HÄNGEBRÜCKE
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AUFGABE
03
Bauen Sie eine Brücke
mithilfe der Spaghetti, die
stark genug ist, um einen
250g Beutel Zucker zu tragen.
MATERIAL
Spaghetti-Nudeln
Schmales Gummiband oder Verschluss-Klipse von Plastikbeuteln
Klebeband
Viel Geduld

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ZERBROCHEN. ZERBROCHEN. NEU ANFANGEN.
Brücken bewältigen zwei wichtige Kräfte: Druck und
Spannung, Schieben und Ziehen. Zu viel von einer der
Kräfte und sie knicken ein oder zerbrechen.
Haben Sie Geduld. Durch Versuch und Irrtum werden Sie
versiert im Umgang mit Spaghetti: Spaghettis bündeln, um
sie zu verstärken; stabile Formen konstruieren, die Lasten
tragen; und Gummibänder anbringen als Verbindungen.
SPANNUNG
DRUCK
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AUFGABE
04
MURMELBAHN
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Karton ist ein sehr nützliches Material für Dyson
Ingenieure. Es ist biegsam, leicht zu formen und
ideal zur Konstruktion von Prototypen. Und es ist
wiederverwertbar.
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AUFGABE
04
Verwenden Sie den
Staubsaugerkarton und die
Innenkartonage, um eine
Murmelbahn zu bauen.
MATERIAL
Staubsaugerkarton (inklusive Innenkartonage)
Klebeband
Murmeln
Schere (Kinder nur unter Aufsicht eines Erwachsenen)
Versuchen Sie die Bahn so zu konstruieren, dass die
Murmel 60 Sekunden lang rollt. Variieren Sie dazu die
Länge und/oder den Neigungswinkel der Bahn.

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KALKULATIONSHILFE
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Damit Sie die Zeit besser kalkulieren können, die die
Murmel für die gesamte Bahn benötigt, sollten Sie
Folgendes berücksichtigen:
POTENZIELLE ENERGIE = MASSE X SCHWERKRAFT X HÖHE
Je schwerer die Murmel und je höher die Bahn ist, desto
mehr Energie wird die Murmel haben.
NEIGUNGSWINKEL
Bei einer gegebenen
Bahnhöhe gilt: Je kleiner
der Neigungswinkel, desto
länger dauert es, bis die
Murmel unten ankommt.
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REIBUNG
Eine rauhe oder haftende Oberfläche
verlangsamt den Lauf der Murmel.
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