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Balancierende Objekte: Die Zauberdose

Nach einer Idee von: Hilscher, H. (Hrsg.): Physikalische Freihandexperimente, Bd.1, S. 138.

zauberdose

1. Kurzbeschreibung

Durch den Inhalt der Dose kann der Schwerpunkt so verändert werden, dass die Zauberdose einen Berg hinaufrollt.

2. Sachinformationen

Siehe „Balancierende Figuren und Objekte – Schwerpunkt“ in den Sachinformationen für die Lehrkraft.

Funktionsweise der Zauberdose
Der Schwerpunkt der Dose wird von der Mittelachse durch das Einkleben des Beschwerungsgegenstandes von der Mitte weg, in die Richtung des Gegenstandes, verschoben. Legt man die Zauberdose, mit dem Beschwerungsgegenstand nach oben, auf das Buch, dann greift die Gewichtskraft an dem Schwerpunkt an und sorgt dafür, dass sich dieser nach unten dreht und damit sich die Zauberdose entgegen der Erwartung nach oben rollt. Wenn die Dose so weit nach oben gerollt ist, dass sich der Schwerpunkt in seinem tiefst möglichen Punkt befindet, bleibt die Dose liegen.
3. Anleitung für Lehrkräfte
3.1. Materialien

Material:

  • 1 leere Keksdose (Durchmesser: min. 10 cm; zylindrisch)
  • 1 Stück doppelseitiges Klebeband (Maße: 3 cm × 8 cm)
  • Metallstücke (Bsp.: Eisenmuttern)
  • 1 Holzbrett (Maße: min. 15 cm × 40 cm)
  • Bücher (Dicke: zwischen 1 - 3 cm)

Werkzeug: 1 Schere

3.2.    Bauanleitung

Als Erstes kann die Dose verziert werden. Im Anschluss wird die leere Dose innen mit den Metallstücken beschwert. Dazu klebt man ein Stück doppelseitiges Klebeband an die Innenwand der Dose und drückt darauf die Metallstücke (siehe  Abb. 1). Die Rampe besteht aus einem Holzbrett und einem Buch (siehe Abb. 2).

zauberdose1
Abb. 1
zauberdose2
Abb. 2
3.3.    Durchführung

Die Dose wird, mit den eingeklebten Metallgegenständen nach oben, auf die untere Hälfte der Rampe gelegt. Dabei muss beachtet werden, dass die Metallgegenstände geringfügig zur Rampe geneigt sind (siehe Abb. 2). Anschließend wird die Dose losgelassen und rollt den Berg hinauf.

Im Anschluss daran kann ein anderes Buch ausprobiert werden. Wie verhält sich die Zauberdose bei verändertem Neigungswinkel? (Zur Durchführung sollte der Punkt „Tipps und Tricks“ beachtet werden.)

Arbeitsanleitung herunterladen:

Anleitung Die Zauberdose

4.    Tipps und Tricks
  • Die Dose sollte einen möglichst großen Durchmesser haben, wodurch die „Rolldauer“ verlängert wird.
  • Ab einem bestimmten Neigungswinkel der Rampe kann es vorkommen, dass die Dose durchdreht und den Berg nicht hinauf rollt. In diesem Fall sollten zwei Gummiringe um die Dose gespannt werden. Dabei sollte beachtet werden, dass diese dieselbe Entfernung zum Rand der Dose haben.
  • Damit die Überraschung einer bergauf rollenden Dose noch effektvoller ist, sollte der Einblick in das Innere der Dose nicht möglich sein.
  • Wirkungsvoll ist das Auflegen der Zauberdose im oberen Bereich der Rampe, sodass die Dose über die Rampe hinausrollt. Dadurch ist es dem Zuschauer nicht möglich festzustellen, dass die Zauberdose normalerweise zum Stillstand kommen würde.
5.    Weiterführende Literatur
  • Hilscher, H. (Hrsg.): Physikalische Freihandexperimente. Bd. 1 Mechanik. Köln: Aulis Verlag Deubner, 2004 (Seite 138 - 140).
  • Valadares, E.: Spaß mit Physik. Kreative Experimente für Schule und Freizeit. Köln: Aulis Verlag Deubner, 2003 (Seite 55).
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