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Balancierende Objekte: Markt-Waage

Nach einer Idee von: Parsons, A.; Glover, D.: Faszinierende Experimente, S. 9.

marktwaage

1. Kurzbeschreibung

Die Schüler sollen durch den Umgang mit der Markt-Waage die Wirkungsweise des Hebelgesetzes und die Voraussetzungen für den Zustand des Gleichgewichts kennen lernen.

2. Sachinformationen

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

3. Anleitung für Lehrkräfte
3.1. Materialien

Material:

  • 4 Schnüre (Paketband; Länge: 30 cm)
  • 1 vierkantiger Holzstab (Maße: 50 cm × 1 cm × 1 cm)
  • 1 Korken
  • Klebestreifen
  • ca. 10 Streichhölzer
  • 2 Kartonstücke (Maße: 10 cm × 10 cm)
  • ca. 10 Zuckerstückchen

Werkzeug:

  • 1 Tube Alleskleber (flüssig)
  • Buntstifte oder farbiges Papier zum Verzieren
  • 1 Teppichmesser
  • 1 Dose oder 1 großes Glas mit ebenem Boden
  • 1 Hand- bzw. Bügelsäge (siehe Abb. 2)
  • 1 spitzer Bleistift


buegelsaege
Abb. 2


3.2.    Bauanleitung

Als Erstes werden in die beiden Enden des Stabes zwei Schlitze in Form eines Kreuzes gesägt (siehe Abb. 3). Die Schlitze sollten dieselbe Breite wie die Schnur haben und müssen jeweils dieselbe Entfernung zum Rand des Stabes besitzen.
Danach legt man den Stab auf den Zeigefinger und sucht die Stelle, an der der Stab im Gleichgewicht ist. Diese Stelle wird dann markiert.
Im nächsten Schritt können die beiden Kartonstücke mit Buntstiften oder mit farbigem Papier verziert werden. Ein Ende einer Schnur wird nun an einer Ecke eines Kartonstücks mit Hilfe eines Klebestreifens fixiert (siehe Abb. 4). Die Befestigung sollte sich auf der unteren Seite des Kartonstücks befinden. Das andere Ende dieser Schnur wird jetzt auf der gegenüberliegenden Seite befestigt. Eine weitere Schnur wird danach an den zwei noch freien Ecken fixiert (siehe Abb. 5). Dabei muss darauf geachtet werden, dass beide Schnüre gleichlang sind. Die zwei übrigen Schnüre und das zweite Kartonstück werden anschließend in gleicher Weise miteinander verbunden.
Als Nächstes werden die Kartonstücke an dem Holzstab befestigt. Dazu werden die Schnüre in die vorbereiteten Kreuze gedrückt und wenn nötig mit Klebestreifen zusätzlich fixiert (siehe Abb. 6 - 7).
Anschließend wird der Korken mit Hilfe des Teppichmessers auf einer stabilen Unterlage längs halbiert (siehe Abb. 4) und mit flüssigem Alleskleber auf den Schwerpunkt des Stabes geklebt. Hierbei ist es wichtig, dass erstens sich die Korkenhälfte senkrecht zum Stab und zweitens sich der Korken auf der gegenüberliegenden Seite der Fläche mit den Kreuzschlitzen befindet (siehe Abb. 5).
Nun kann die Waage auf ein umgedrehtes Glas gelegt werden (siehe Abb. 5 + 10). In dieser Position sollte sich die Waage im Gleichgewicht befinden. Ist dieses nicht der Fall (siehe Abb. 10), so werden auf die untere Seite des Kartonstücks entsprechend viele Streichhölzer mit Klebestreifen befestigt. Die Markt-Waage ist fertig, wenn sie sich ohne Beladung im Zustand des Gleichgewichts befindet.

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Abb. 3
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Abb. 4
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Abb. 5
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Abb. 6
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Abb. 7
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Abb. 8
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Abb. 9
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Abb. 10
3.3.    Durchführung

Die Zuckerstückchen werden auf die Kartonstücke gelegt (siehe Abb. 11), wobei während der gesamten Zeit darauf geachtet werden sollte, dass sich die Waage auch im Gleichgewicht befindet, wenn keine Zuckerstückchen auf dieser liegen.
Im Anschluss daran können auf die eine Seite Zuckerstückchen und auf die andere Seite ein Radiergummi gelegt werden. Wie viele Zuckerstückchen benötigt man für einen Radiergummi, damit sich die Waage im Gleichgewicht befindet? Und wie viele Zuckerstückchen muss man bei anderen Gegenständen auf die Waage legen?

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Abb. 11

Arbeitsanleitung herunterladen:

Anleitung Markt-Waage

4.    Tipps und Tricks
  • Zuckerstückchen eignen sich sehr gut, da sie erstens sehr günstig sind und zweitens ihre Form und Größe für die Arbeit mit der Waage sehr hilfreich sind.
  • Man kann die Schüler auch mit anderen Gegenständen arbeiten lassen: Stifte, Radiergummis etc.
  • Auch im Bereich der Mathematik kann die Waage zur Unterstützung dienen und somit auch im weiteren Verlauf des Unterrichts eingebracht werden.
  • Bügel- bzw. Handsägen für die Schüler können im Baumarkt günstig erworben werden.
  • Die Markt-Waage reagiert sehr empfindlich auf geringe Veränderungen der Positionen der Gegenstände. Der Umgang mit der Zuckerstückchen-Waage ist im Vergleich zur Markt-Waage einfacher und kann als Alternative angeboten werden.
  • Das Sägen der Kreuzschlitze in den Holzstab ist nicht unbedingt notwendig. Es bietet jedoch einen größeren Halt der Schnüre, sodass diese nicht verrutschen können.
  • Anstelle der Kartonstücke könnte man ebenfalls zwei gleich große Joghurt-Becher verwenden. Der Nachteil hierbei ist, dass man die Zuckerstückchen nicht so leicht aus dem Becher entnehmen kann.
5.    Weiterführende Literatur

Parsons, A.; Glover, D.: Faszinierende Experimente. Maschinen, Elektrizität, Schallwellen. Würzburg: Arena Verlag GmbH, 2001 (Seite 9).

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