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Im Gleichgewicht
Im Verein der Kleinen Schlauköpfe wird Wissenschaft zum Kinderspiel.
C. Loubet
Unter welchen Bedingungen ist man im Gleichgewicht, und unter welchen ist man es nicht?
Wir werden ein paar Experimente mit Korken, Stöcken und Knetmasse anstellen und
versuchen, Schritt für Schritt die Gesetze, die physikalischen Gesetze zu entdecken, nach
denen man bestimmen kann, ob sich etwas im Gleichgewicht hält oder nicht.
Test: Wie hält man einen Zahnstocher in einem Korken im Gleichgewicht auf dem sehr
kleinen Ansatzpunkt der Zahnstocherspitze? Nicht so einfach, es sei denn, man läßt sich
von einem Seiltänzer inspirieren.
C. Loubet rät den Kindern, den Korken auf dem gespannten Faden auszubalancieren.
Der Ansatzpunkt ist die Spitze des Zahnstochers...Man könnte versuchen, ihn mit Knetmasse
auf den Seiten ...So bekommt das Ganze ein wenig Ähnlichkeit mit einem Seiltänzer. Was
trägt der Seiltänzer, wenn er über das Seil geht? Eine Stange..... um sich im
Gleichgewicht zu halten. Und sie wird durch Gewichte an beiden Enden gebogen. Jetzt klappt
das Experiment mit dem Korken.
C.Loubet
Und weil wir echte kleine Wissenschaftler, echte Kleine
Schlauköpfe sind, möchte ich, daß wir ein Gesetz finden, aber ein richtiges
wissenschaftliches Gesetz, nach dem man ein für allemal sagen kann, wie ein Gleichgewicht
zustande kommt. Wenn man versucht, ein wissenschaftliches Gesetz zu finden, bemüht man
sich zunächst um sogenannte Hypothesen.
Drei Parameter sind zu variieren, drei Kindergruppen machen sich ans Forschen:
1.Man ist nicht sicher, zum Beispiel über den richtigen Abstand der Stöcke zur
Herstellung des Gleichgewichts. 2. Man ist auch nicht sicher über die Zahl der Stöcke,
die man braucht, damit es funktioniert, und 3. nicht über die Höhe, in der die Gewichte
angebracht werden müssen..
C. Loubet
Wenn man einen Parameter variiert, ist es wichtig, die anderen nicht zu variieren. Also,
ihr kümmert euch um die Länge der Stöcke. Jetzt zur Gruppe "Abstand der
Stöcke". Wenn man sie näher an den Korken heranführt, hält das Gleichgewicht. Je
kürzer der Abstand, desto besser hält es. Eine andere Gruppe hat die Anzahl der Stöcke
variiert. Die Schlußfolgerung lautet, daß man sehr viele anbringen kann, das Problem ist
nur, daß die Kugeln alle ungefähr gleich groß sein müssen, außerdem müssen auch in
etwa gleich viele auf jeder Seite sein. Wenn es weniger leicht beweglich ist, hält es
besser und bleibt stärker im Gleichgewicht. Was schließen wir daraus? Mit mehr Stöcken
kriegt man es besser hin als mit wenigen. Die dritte Gruppe hat die Länge der Stöcke
variiert. Und hat herausgefunden, daß man den Abstand des Gewichts von oben verlängern
muß, um ein besseres Gleichgewicht zu erzielen.Je weiter unten die Gewichte sitzen, desto
besser hält es.
Schlußfolgerung: Damit das Gleichgewicht zustande kommt, müssen die Stöcke so eng
wie möglich stehen, die Gewichte unterhalb des Ansatzpunktes liegen, und man braucht eine
bestimmte Anzahl von Stöcken. Viele Stöcke sorgen für mehr Gewicht auf dem Korken und
auf dem Ansatzpunkt.
C. Loubet
Welches Gesetz kommt ins Spiel, wenn dieses kleine Objekt auf
einem sehr kleinen Ansatzpunkt halten soll, also auf einer minimalen Fläche, die man
Ansatzpunkt nennt? Damit es sein Gleichgewicht findet, muß das Maximalgewicht unterhalb
des Ansatzpunktes liegen.
Das Gleichgewicht eines Objekts hängt also von der Verteilung seiner Masse um
seine Ansatzfläche ab. Die Kleinen Schlauköpfe haben das gerade an dem Korken
und den Stöcken demonstriert: einem symmetrischen Objekt. Aber bei komplizierteren
Systemen muß man das Schwerkraftzentrum berücksichtigen. |
