Lektion 11: Kraft
Kapitel 1: Was ist Kraft?



Aufgabe 1:

Bevor Sie die folgende Frage beantworten, versuchen Sie alles, was Sie über Kraft wissen und woran Sie sich aus der Schule erinnern können, zu verdrängen.

Frage: Was versteht Ihrer Meinung nach ein Kind (oder jemand der noch nie eine wissenschaftliche Definition von Kraft gehört hat) unter dem Wort "Kraft"? Schreiben Sie Ihre Meinung auf, bevor Sie umblättern und lesen, was wir herausgefunden haben.

Kommentar zu Aufgabe 1.1

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Fragen zur Überprüfung 1.1:


Tätigkeit 1.1: Ein schwerer Körper

Hilfsmittel:

ein schwerer Körper, wie z.B. ein Ziegelstein, eine Tüte Zucker, eine große Büchse mit Nahrungsmitteln oder einen Stapel Bücher.

ein Schwamm oder ein Stück Schaumstoff von der Art, wie sie für Kissenfüllungen benutzt werden, mit einem Durchmesser von mindestens 20 cm. Sie können auch einfach ein Kissen benutzen. Als Alternative können Sie auch ein Stück Knetmasse nehmen.
 

Arbeitsanleitung:
 
1) Messen und notieren Sie die Dicke Ihres Schwammes usw. oder formen Sie mit der (weichgemachten) Knetmasse ein Stück von mindestens 3 cm Dicke.
2) Legen Sie den schweren Körper auf den Schwamm oder die Knetmasse.
3) Messen und notieren Sie nun wieder die Dicke des Schwammes bzw. der Knetmasse.
4) Schreiben Sie auf, wie die Masse den Schwamm bzw. die Knetmasse verändert hat.

Aufgabe: Was wurde beobachtet? Wie ist das zu erklären?

Kommentar zu Tätigkeit 1.1:

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Tätigkeit 1.2: Ein Papierturm

Hilfsmittel:

Klebestreifen
4 rechteckige Blätter Papier
verschiedene Bücher
Arbeitsanleitung:  
1) Kleben Sie die kurzen Seiten des Papiers mit Klebestreifen zusammen, so daß ein Rohr entsteht.
2) Stellen sie das Rohr waagerecht auf den Boden.
3) Legen Sie ein dünnes, festes Buch auf die Oberseite des Rohres.
4) Nun legen Sie so lange immer mehr Bücher auf das erste, bis etwas geschieht.
5) Schreiben Sie auf, was mit dem Papierturm geschah.

Aufgabe 1.2: Was wurde beobachtet? Wie ist das zu erklären?

Kommentar zu Tätigkeit 1.2:

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Tätigkeit 1.3: Schlepp es ab!

Hilfsmittel:

Schnur
ein Spielzeugauto oder eine Streichholzschachtel

Arbeitsanleitung:

 
1) Befestigen Sie ein Ende des Fadens am vorderen Teil des Autos oder an der Streichholzschachtel.
2) Am anderen Ende des Fadens befestigen Sie eine kleinen Körper (mit kleinem Gewicht), wie z.B. einen Klumpen Knete.
3) Legen Sie das Auto auf einen glatten Tisch, so daß der Klumpen Knete kurz vor der oberen Tischkante auf dem Tisch liegt.
4) Jetzt halten Sie die Masse kurz unter der Tischkante.
5) Lassen Sie los und beobachten Sie, was mit dem Auto oder der Streichholzschachtel passiert. Falls nichts geschieht, vergrößern Sie die Masse.
6) Notieren Sie, Ihre Beobachtungen.
Aufgabe: Was wurde beobachtet? Wie ist das zu erklären?

Kommentar zu Tätigkeit 1.3:

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In 1.1 bis 1.3 konnten Sie sehen, daß Kraft ausgeübt wurde. In 1.1. und 1.2. wirkte eine Druckkraft, die die Form des Objekts veränderte. In 1.3. wirkte eine Zugkraft, die bewirkte, daß sich das Objekt bewegte. Wichtig ist, daß sich in keinem der drei Fälle das Objekt aus eigenem Willen bewegte. Es mußte eine Kraft ausgeübt werden, die die Gegenstände in Bewegung versetzte.


Tätigkeit 1.4: Ein elastischer Gegenstand

Hilfsmittel:

ein Schwamm oder ein Stück Schaumstoff

ein kleines Gummiband

Arbeitsanleitung:
   
1) Dehnen Sie das Gummiband, legen Sie es um den Schwamm und lassen Sie das
Gummiband los.
2) Beobachten und notieren Sie, was mit dem Schwamm geschieht.


Aufgabe: Was wurde beobachtet? Wie ist das zu erklären?

Kommentar zu Tätigkeit 1.4:

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Tätigkeit 1.5: Wie anziehend!

Hilfsmittel:

ein starker Magnet
eine Heftklammer


Arbeitsanleitung:

 
1) Legen Sie die Heftklammer auf einen glatten Tisch.
2) Legen Sie den Magnet in sicherer Entfernung zur Heftklammer auf den Tisch.
3) Bewegen Sie den Magnet langsam in Richtung Heftklammer und beobachten Sie diese.
4) Notieren Sie, was mit der Heftklammer geschieht.
Aufgabe: Was wurde beobachtet? Wie ist das zu erklären?

Kommentar zu Tätigkeit 1.5:

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Tätigkeit 1.6: Alles aufgeladen

Hilfsmittel:
 

Plastikkamm
kleine Stücke zerrissenen Papiers


Arbeitsanleitung:

 
1) Reiben Sie den Kamm kräftig an einem Stück Stoff.
2) Halten Sie die Zähne des Kammes über die zerrissenen Papierstückchen.
3) Notieren Sie, was mit den Papierstückchen geschieht.
Aufgabe: Was wurde beobachtet? Wie ist das zu erklären?

Kommentar zu Tätigkeit 1.6:

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Fragen zur Wiederholung 1.2:


In den letzten beiden Übungen wirkte die Kraft (magnetische oder elektrische) aus einer Entfernung auf das Objekt. Es gab scheinbar keinen Kontakt, durch den die Kraft übertragen wurde. Solche Kraftwirkungen ohne direkten Kontakt werden von den Kindern oft als mysteriös angesehen.

Überlegen Sie nun, welche Kraft für die die Abwärtsbewegung eines Körpers (Buch, Knete, des Klotz), wenn man ihn fallen läßt, verantwortlich ist. Haben Sie aufgeschrieben, daß es die Gravitation war? Das ist ein weiteres, wichtiges Beispiel einer scheinbar ohne direkten Kontakt auf den Körper wirkenden Kraft. Dies ist aber eine Autoperfahrung und löst kein Staunen bei den Kindern aus.

Bevor wir weiter gehen, lassen Sie uns zu der Frage zurückkehren, wie es möglich ist, Kindern eine reale Vorstellung von Kraft zu geben. Wir glauben, daß es wichtig ist, den Kindern zu zeigen, daß Kraft nicht nur unsere Körperkraft ist, sondern auch von anderen Quellen ausgehen kann. Dazu haben wir Beispiele gezeigt. Für Kinder ist es einfacher, die Wirkung einer Kraft zu erkennen, wenn Sie sie fühlen können. Deshalb möchten wir, daß Sie in der nächsten Übung die vorhergehenden Übungen so wiederholen, daß Sie diesmal selbst die Kraft ausüben.


Tätigkeit 1 7: Kraft fühlen

Hilfsmittel:
 

Schaumstoff, Schwamm oder Knetmasse
A4 Papier
Klebeband
ein dünnes fest eingebundenes Buch
Gummiband
eine schwere Masse (Stein, Tüte Zucker, Büchse u.s.w.)
Schnur
zwei Stabmagneten


Arbeitsanleitung:

 
1) Legen Sie den Schwamm usw. auf den Tisch und drücken Sie ihn mit den Fingern.
Was sehen Sie? 
Was fühlen Sie?
2) Basteln Sie ein Papierrohr, stellen Sie es aufrecht und legen Sie ein Buch oben drauf.Drücken Sie auf das Papierrohr bis etwas passiert.
Was sehen Sie?
Was fühlen Sie?
3) Legen Sie den schweren Gegenstand auf den Tisch.
Schieben Sie ihn vorwärts.
Befestigen Sie ihn an einer Schnur.
Ziehen Sie ihn.
Was sehen Sie in beiden Fällen?
Was fühlen Sie in beiden Fällen?
4) Nehmen Sie Ihr Stück Schaumstoff oder Ihren Schwamm.
Drücken Sie es in Ihrer Handfläche zusammen.
Was passiert mit dem Schwamm?
Was fühlen Sie?
5) Nehmen Sie den Magneten in eine Hand.
Halten Sie die Heftklammer zwischen Daumen und Zeigefinger in der anderen Hand.
Bringen Sie Magnet und Haftklammer zusammen.
Was geschieht mit der Heftklammer?
Was fühlen Sie?
6) Nehmen Sie je einen Magnet in jede Hand. Bewegen Sie die Enden beider Magneten langsam aufeinander zubis sie sich dicht nebeneinander befinden. Drehen Sie danach einen der Magneten um und bewegen Sie die Enden beider Magneten erneut langsam aufeinander zu.
Können Sie die Magneten auseinander halten? Können Sie sie ganz dicht aneinander halten?
Aufgaben:
1. Was wurde in den einzelnen Experimenten beobachtet? Wie ist das zu erklären?
2. In welchen Experimenten wurden die Kräfte ohne direkten Kontakt übertragen?


Kommentar zu Tätigkeit 1.7:

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Zusammenfassung:

Rückblickend auf die Übungen kann man feststellen:

Kraft bewirkt entweder eine Veränderung der Form oder der Bewegung. Ihnen ist bestimmt aufgefallen, das Kraft Dinge in Bewegung versetzen oder die Bewegung stoppen kann. Kann Kraft noch andere Veränderungen in der Bewegung bewirken?

In den ersten Übungen wurde die Kraft durch einen schweren Gegenstand ausgeübt, auf den die Gravitation wirkte. Die Gravitation ist eine bedeutende Kraft.

Ein Objekt, wie ein Gummiband, das verformt wurde, kann eine elastische Kraft ausüben, um seine alte Form wieder zu erlangen.

Magnete können eine magnetische Kraft auf magnetische Materialien (z. B. Eisen) ausüben.

Einige Materialien können elektrisch aufgeladen werden. Sie ziehen dann andere Materialien mit elektrischen Kräften an.

Kräfte können durch direkten Kontakt aber auch ohne direkten Kontakt übertragen werden.

Die vier Kräfte, die in unseren Übungen auftraten, sind die am häufigsten vorkommenden. Das sind die Gravitationskraft, die elastische oder Verformungskraft, die magnetische Kraft und die elektrische Kraft. Es gibt eine erwähnenswerte Ausnahme, auf die wir in der nächsten Studie eingehen werden.

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