Mit Holzklötzchen lassen sich leicht Rundbogen bauen, an denen sich Kräfteverhältnisse studieren lassen.
Wie stabil sind Rundbogen, insbesondere Halbrundbogen?
Baut man verschiedene Halbrundbogen, so wird schnell deutlich, dass grosse Bogen nicht stabil sind, kleine dagegen schon. Die grossen Bogen klaffen auseinander und brechen zusammen.
Wie bei den Dreiecksbogen bietet der eigene Körper auch für Halbrundbogen einen Erfahrungshintergrund: Unser Fussgewölbe besteht aus drei Rundbogen: aus einem medial longitudinalen, einem lateral longitudinalen und einem transversalen. Alle drei Rundbogen werden beim Gehen und Stehen belastetet. Ein Zugband zwischen Fussspitze und Ferse fängt den Bodenschub auf.
Bauen sie aus verschiedenen Klötzchen Halbbogen und analysieren Sie die Stabilität.
Wie zeigen sich der Bogenschub?
Wie verhält sich der Rundbogen, wenn er grösser wird und mehr Klötzchen beteiligt sind?
Wie bricht der Rundbogen auseinander?
Was könnte man tun, um den Rundbogen zu stabilisieren?
Lösungen zu obigen Fragen:
Zwei Formen von Rundbogen
Einmal ohne Schlussstein, mit Giebel, 4 Klötzchen und horizontaler Unterlage.
Das andere Mal mit horizontalem Schlussstein, insgesamt drei Klötzchen und schräger Unterlage.
Beide Bogen stehen sehr stabil.
Rundbogen mit 8 Klötzchen und Tragsäulen ohne Schlussstein
An der etwas schrägen Stellung der Tragesäulen wird ansichtig, dass Bogenschub nach aussen vorhanden ist, der irgendwie aufgefangen werden muss. Der Bogen selbst steht stabil.
Rundbogen mit 11 Klötzchen, 2 Unterlagenklötzchen und horizontalem Schlussstein.
Bei der gewählten Klötzchendicke steht der Rundbogen stabil.
Rundbogen mit 15 Klötzchen, 2 Unterlagenklötzchen und horizontalem Schlussstein.
Bei der gewählten Klötzchendicke steht der Rundbogen nicht mehr ganz sicher. Es treten deutlich klaffende Klötzchenübergänge auf, die schon bei wenig Störung zum Einsturz der Brücke führen.
Wieso ist im nebenstehenden Gebäude ein Stahlstange zwischen den Säulen eingesetzt worden?
Was müsste man tun, wenn man dies vermeiden möchte?
Lassen sich auch freistehende Hufeisenbogen bauen?
Was sind da die Schwierigkeiten?
Wie kann man sie überwinden?
Wie ist es möglich, dass die schwerere gefüllte Bogenbrücke stabiler ist als der freie Bogen?
Was bewirken die zusätzlichen Lasten?
Wo werden die lastenden Kräfte aufgenommen und gestützt?
Stellen sie einen scheitrechten Bogen her.
Beschreiben Sie seine Besonderheiten und seine problematischen Aspekte.
Vergleichen sie die drei scheitrechten Bogen bzw. die teils scheitgrechte Bogen in den nebenstehenden Bildern miteinander.
An der nebenstehenden Skizze interessiert uns das gut sichtbare längliche Fussgewölbe und die Sehnenplatte, die den Gewölbebogen zusammenhält.
Untersuchen sie:
Wie stark ist der Fuss bei verschiedenen Personen gewölbt?
Wie entwickelt sich das Fussgewölbe bei den Kindern?
Wie werden die einzelnen Fussknochen zusammengehalten?
Was sagt der innere Bau der einzelnen Fussknochen über die Belastungsverhältnisse aus?
Wie verändert das Fussgewölbe seine Form bei Belastung?
Welche Schwierigkeiten treten bei Plattfüssen auf?
Wie ändert sich die Belastung des Fussgewölbes bei Vor- und bei Rücklage
Links zu den Aufgabenblättern
Links zu den weiteren Unterseiten:
Link zur einleitenden Seite: