Bauen mit einfachen Klötzchen:

Das Bauen mit Stein- oder Holzquadern kommt allein mit Druck- und Stützkräften aus. Stabile Bauwerke verlangen viel statisches Geschick, andernfalls stürzen die Bauwerke über kurz oder lang zusammen.

Eine Sammlung gleicher quaderförmiger Klötzchen werden ausgebreitet (Bild Klötzchenhaufen). Einfach ist es einen geraden Turm zu bauen, auch schiefe Türme lassen sich konstruieren. Aber was ist noch wetier möglich, wo liegen die Grenzen?

• Ein Quader steht gut auf einer horizontalen Fläche. Wie weit kann man ihn schräg stellen, bis er kippt?

• Erstellen Sie eine Skizze und zeichnen Sie die massgebenden Kräfte ein.

• Erstellen Sie mit derartigen Klötzchen eine Brücke nach dem Prinzip der Schrägbeinbrücke oder - falls noch nicht behandelt - nach dem Prinzip der Kragbrücken, die einen Abgrund überspannt.

• Wie gehen Sie vor? Was sind Ihre Vorüberlegungen? Wie weit kommen Sie ohne Hilfsmittel ausser den Halteklötzchen am Boden?

• Welche Hilfsmittel könnten weiterhelfen?

• Analysieren Sie die Kräfteverhältnisse an einer "Schrägbeinbrücke":

• Wie bestimmt man die mindestens nötige Zusatzlast (Fz)?

• Auf welche Art fällt die Schrägbeinbrücke zusammen, wenn die Zusatzlast (Fz) zu klein ist?

Analytisches:

Lage- und Kräftepläne geben Einblick in die genaueren Verhältnisse und öffnen das Feld für die anspruchsvolle mathematische Beschreibung der jeweiligen Situationen.

• Bestimmen Sie die Zusatzkräfte bei den verschiedenen Klötzchentürmen (siehe Skizzen unten), die nötig sind, damit die schrägen Türme jeweils stabil stehen.

• Wie gross sind dann die horizontalen Kräfte, die jeweils von den Unterlageklötzchen aufgefangen werden müssen?

Tipp: Bei mehreren Klötzchen ist es sinnvoll die scthrägen Türme als Einheit zu betrachten.

Zu den Aufgabenblättern:

• Aufgaben 5 bis 7: Weiteres Bauen:

• Aufgabe 8: Kräfteverhältnisse:

• Aufgabe 9: Streben gotischer Kathedralen

Link zur einleitenden Seite:

• Dreiecksbogen