Kraftwandler: Der Flaschenzug

Nach einer Idee von: Ardley, N.: Technik im täglichen Leben, S. 32 - 33.

1. Kurzbeschreibung

Mit Hilfe des Spielzeugs können die Schüler nicht nur die Funktionsweise, sondern auch der Nutzen eines Flaschenzugs erfahren und sich hierbei mit den Themen „Gleichgewicht“ und „Kraftwandler“ näher befassen.

2.    Sachinformationen

Siehe „Kraftwandler“ und "Gleichgewicht" in den Sachinformationen für die Lehrkraft.

3.    Anleitung für Lehrkräfte

3.1.    Materialien

Material:

• 2 Drähte (stabil, aber biegsam / Länge: ca. 20 cm)
• Buchenholzscheiben mit Loch: (Bezugsquelle zum Beispiel: www.opitec.de)
  
  • 4 große Scheiben (ungefähre Maße: Ø = 40 mm; Dicke: 10 mm)
  • 2 kleine Scheiben (ungefähre Maße: Ø = 30 mm; Dicke: 8 mm)
• 2 Schrauben (Länge: min. 2,5 cm)
• Würfelzucker-Stücke
• 3 Schnüre (Paketband; Länge: ca. 1 m + 10 cm + 10 cm)
• 2 S-Haken bzw. Einhängehaken
• 1 Ringschraube (16 × 6 mm)
• 2 Joghurt-Becher (Diese sollten möglichst flach und schmal sein.)
• 3 Holzbretter: (Dicke: ca. 2 cm; Breite: 5 - 10 cm)
  
  • 2 kurze Holzbretter (Länge: ca. 20 cm)
  • 1 langes Holzbrett (Länge: ca. 30 cm)

• 1 Tube Holzleim
• 2 Schaschlik-Spieß
• Gummiringe
• 1 Schraubendreher
• 1 Handbohrer (zum Vorbohren)
• 1 Spitzzange

3.2.    Bauanleitung

Als Erstes werden aus den Scheiben verschiedener Größe zwei Holzräder geleimt. Hierfür wird eine kleine Scheibe zwischen zwei große Scheiben gelegt und mit Holzleim zusammengeklebt. Anschließend wird ein Schaschlik-Spieß durch die Löcher der Scheiben gesteckt und alles mit mehreren Gummiringen fixiert (siehe Abb. 2). Der Schaschlik-Spieß und die Gummiringe haben hier die Aufgabe, die Scheiben so zu fixieren, dass sie während des Trocknungsprozesses nicht verrutschen können und die Löcher genau übereinander liegen. Dabei sollte darauf geachtet werden, dass der Spieß regelmäßig im Loch gedreht wird, damit dieser nicht festkleben kann. Für das zweite Holzrad wird dieser Vorgang wiederholt.

Im Anschluss wird, wie in Abbildung 3 gezeigt, eine Ringschraube in ein kurzes Holzbrett (Brett A) gedreht. Als Nächstes werden alle Holzbretter genau wie in Abbildung 4 (Z-Form) zusammengeklebt. Zusätzlich werden Brett A und B mit einer Schraube an der Stirnseite des langen Holzbrettes (Brett C) fixiert (Stabilität des Flaschenzugs).

Nun werden die Gummiringe und die Spieße von den Holzrädern entfernt und die Aufhängung der Rollen vorbereitet. Hierzu wird ein ca. 20 cm langes Drahtstück vom Kleiderbügel abgeschnitten und durch das Loch eines Rades gesteckt. Dieser Draht wird dann mit Hilfe der Spitzzange zu einem Rechteck geformt (siehe Abb. 5). Die Maße des Rechtecks müssen entsprechend der Halterung  (Brett A) sein (siehe Abb. 7). Dieser Vorgang wird mit dem zweiten Holzrad wiederholt, wobei diesmal ein Dreieck geformt wird.

Danach werden die Joghurt-Becher vorbereitet. In jeden Becher werden zwei sich gegenüberliegende Löcher gestochen, die dann durch ein Stück Schnur verbunden werden (siehe Abb. 6).

Als Nächstes wird ein Holzrad (rechteckiger Draht) an der Halterung aufgehängt (siehe Abb. 7) und die Schnur an der Ringschraube befestigt. Anschließend wird die Schnur erst durch das freie Rad (dreieckiger Draht) und dann durch das aufgehängte, feste Rad gezogen.
Zum Schluss werden die Becher mittels Haken an dem freien Ende der Schnur und an dem Draht des freien Rades aufgehängt (siehe Abb. 7).

Abb. 2	Abb. 3
Abb. 4	Abb. 5
Abb. 6	Abb. 7

3.3.    Durchführung

Man legt eine bestimmte Menge Zuckerstückchen, beispielsweise 10 Stück, in den Joghurt-Becher unter der losen Rolle. Anschließend legt man weitere Zuckerstückchen in den zweiten Becher, sodass sich ein Gleichgewichtzustand einstellen kann. Wie viele Zuckerstückchen legt man in den zweiten Becher?

Arbeitsanleitung herunterladen:

Anleitung Flaschenzug

4.    Tipps und Tricks

• Anstelle der Zuckerstückchen kann man auch andere Materialien, wie Erbsen oder Kaffeebohnen, verwenden.
• Der Flaschenzug sollte erhöht aufgestellt werden, damit genug Platz für die Rollen und Becher vorhanden ist.
• Die Haken können auch selber aus dem Kleiderbügel mit Hilfe der Spitzzange hergestellt werden.
• Man könnte an Stelle der Holzräder auch leere Garnrollen verwenden.

5.    Weiterführende Literatur

• Ardley, N.: Technik im täglichen Leben. Ein Buch für die ganze Familie. München: Christian-Verlag, 1995 (Seite 32 - 33).
• Hecker, J.: Der Kinder-Brockhaus. Noch mehr Experimente. Naturwissenschaften zum Ausprobieren. Mannheim: Bibliographisches Institut & F. A. Brockhaus AG, 2007 (Seite 52 - 53).