Holzforscherheft 2.0
3 _ holz als bau- und werkstoff VARIANTE 1 VARIANTE 2 Jeweils 1 m Stangen mit annähernd gleichem Gewicht (Gewichtsbeispiele): » Fichte Ø 28 mm; Gewicht: 118,45 g » Fichte Ø 35 mm; Gewicht: 411,4 g » Buche Ø 25 mm Gewicht: 333,6 g » Aluminium Ø 8 mm Gewicht: 135,5 g » Aluminium Ø 10 mm Gewicht: 214,6 g » V2A Stahl Ø 6 mm; Gewicht: 225 g » V2A Stahl Ø 8 mm; Gewicht: 399,2 g 1 m Stangen verklebt (Gewichtsbeispiele): » V2A Stahl Ø 8 mm; Gewicht: 399,2 g » Aluminium Ø 8 mm Gewicht: 135,5 g » Aluminium Ø 10 mm Gewicht: 214,6 g » 3 x Buche: 3 x Ø 8 mm; Gewicht: 116,3 g » 6 x Buche: 6 x Ø 8 mm; Gewicht: 226,2 g » 11 x Buche: 11x Ø 8 mm; Gewicht: 420,1 g FÜR BEIDE VARIANTEN: » Waage, die auf 0,1 g genau wiegt (z.B. Küchen oder Briefwaage) » 4 Haken » ca. 20 – 30 Stk. 0,5 l PET-Flaschen mit Wasser gefüllt und jeweils einer reißfesten Schnur zum Aufhängen (z.B. Anglerschnur) Die Stangen gleichen Gewichts werden nebeneinander z.B. zwischen zwei gleich hohen Tischen aufgelegt. Die Enden sollen dabei ca. 5 cm auf den Tischen aufliegen. Auf jeder Stange (bzw. jedem Stangenbündel) wird ein Haken befestigt, auf welchem später die Flaschen aufgehängt werden. Die Stangen müssen so hoch über dem Boden liegen, dass die Flaschen mit den Bändern und den Haken nicht den Boden berühren. Zuerst geben die Schüler:innen eine Vermutung ab, welche Materialien mehr bzw. weniger aushalten und wie viele Flaschen (also wie viel Gewicht) auf die Stäbe gehängt werden können, ohne dass sie reißen (kann auch schriftlich festgehalten werden – evt. daraus ein Schätzspiel generieren). Nun wird nacheinander jede Stange/jedes Stangenbündel mittig mit einer Flasche belastet und das so lange, bis deutliche Unterschiede bei der Durchbiegung der Stangen zu erkennen sind. Mit einem Meterstab/ Maßband können die Unterschiede genau erfasst werden. Dieses Experiment kann so lange durchgeführt werden, bis eine Stange wegen zu starker Biegung abrutscht und auf den Boden fällt, oder keine Flaschen mehr zur Verfügung stehen. ACHTUNG: Beim Aufhängen der Flaschen auf Hände und Füße aufpassen (Verletzungsgefahr durch die herunterfallenden Flaschen). 102 Aufbau des Experiments
holz als Bau- und werkstoff _ 3 Berechnung durchführen: Eine mit Wasser gefüllte 0,5 l PET-Flasche wiegt ca. 0,5 kg. Damit kann das Gesamtgewicht der aufgehängten Flaschen errechnet werden. Auch Umrechnungen in N (Gewichtskraft) können durchgeführt werden Holz ist ein leichtes aber sehr stabiles Baumaterial. Am meisten halten das Buchenstangen-Bündel und die Fichtenstange (Durchmesser 35 mm) aus, gefolgt von der Aluminiumstange. Am stärksten biegt sich Stahl durch. Hier bleibt bei unseren Testversuchen sogar ein Knick in der Stange, während die Holzstangen vollkommen unverbogen sind. Die Aluminiumstange ist ebenfalls verbogen und wäre somit für den Bau unbrauchbar. FÜR EXPERT:INNEN Für alle Feststoffe kann bei einer Zugprüfung der sogenannte E-Modul E errechnet werden. Der E-Modul ist ein Wert der angibt, wie viel Widerstand ein mm² eines Materials einer elastischen Verformung entgegenhält (also wie viel ein mm² eines Materials aushält). Biegefestigkeits-Berechnungen zu diesem Versuch sind unter www.holzmachtschule.at/holzforscherheft2 online verfügbar. 103
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Berechnung durchführen: Eine mit Wasser gefüllte 0,5 l PET-Flasche wiegt ca. 0,5 kg.<br />
Damit kann das Gesamtgewicht der aufgehängten Flaschen errechnet werden.<br />
Auch Umrechnungen in N (Gewichtskraft) können durchgeführt werden<br />
Holz ist ein leichtes aber sehr<br />
stabiles Baumaterial.<br />
Am meisten halten das Buchenstangen-Bündel<br />
und die Fichtenstange (Durchmesser 35<br />
mm) aus, gefolgt von der Aluminiumstange.<br />
Am stärksten biegt sich Stahl durch.<br />
Hier bleibt bei unseren Testversuchen<br />
sogar ein Knick in der Stange, während die<br />
Holzstangen vollkommen unverbogen sind.<br />
Die Aluminiumstange ist ebenfalls verbogen<br />
und wäre somit für den Bau unbrauchbar.<br />
FÜR EXPERT:INNEN<br />
Für alle Feststoffe kann bei einer Zugprüfung der sogenannte E-Modul E errechnet<br />
werden. Der E-Modul ist ein Wert der angibt, wie viel Widerstand ein mm² eines<br />
Materials einer elastischen Verformung entgegenhält (also wie viel ein mm²<br />
eines Materials aushält). Biegefestigkeits-Berechnungen zu diesem Versuch sind<br />
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