Angewandte Physik | Zehntklässler bauen Katapulte
„Was ist denn da los?“ Neugierige Schaulustige wunderten sich, was nun wohl geschehen werde, als am Donnerstag, den 26. April 2018, die Schülerinnen und Schüler der 10. Jahrgangsstufe ihre selbstgebauten Konstruktionen entlang einer Linie im Schulhof aufbauten und emsig daran arbeiteten, diese startklar zu machen. Schnell war ersichtlich, dass es sich um Katapulte handeln musste,als bei einigen Probeschüssen kleine, gelbe und mit Reis gefüllte Überraschungseierkapseln durch die Luft flogen.
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Die im Physik-Unterricht an alle 10. Klassen gestellte Gruppen-Aufgabe galt als Abschluss des Themengebietes „Energiebilanzen und Wirkungsgrad“, in dem Maschinen zunächst physikalisch auf ihre energetische Effizienz hin beschrieben und untersucht wurden. Die Herausforderung war nun, das gewonnene Wissen praktisch umzusetzen und die besagte gelbe Kapsel so weit wie möglich zu schleudern und zwar nur unter dem Einsatz der Lageenergie einer wassergefüllten 0,5l-PET-Flasche, die sich zu Beginn in maximal 60 cm Höhe befinden durfte. Damit bei allen Katapulten die zuvor deklarierten Wettbewerbsbedingungen eingehalten wurden, wurden Ausgangshöhen gemessen und die Ei-Kapseln auf ihr Gewicht hin überprüft. Leider führte dies dazu, dass so manche Gruppe ihre zu Hause optimierten Konstruktionen vor Ort verändern und hier und da gekürzt, gefeilt oder gar Teile abmontiert werden mussten. Zu sehen bekam man durchaus handwerklich geschickt errichtete Apparaturen, bei denen hölzerne Gestelle, geschweißte Verbindungen bis hin zu feinmechanischen oder auch kreativ-lustigen Details um ihre Aufmerksamkeit buhlten. Ob auch alle Ideen zu dem gewünschten Ziel, eine möglichst große Schussweite zu erlangen, führten, wurde vom Schiedsgericht der betreuenden Physiklehrerinnen Frau Lenhard, Frau Wojtalla und Frau Harde per Maßband ermittelt und dokumentiert. Immerhin kam die Siegergruppe um Laura Burkhard, Katharina Korz und Lena Langenberger, deren Katapult im heimischen Probelauf in dem Zeitlupenvideo zu sehen ist, auf 6,55m.
Selbst wenn man es als Gruppe nicht ganz so weit geschafft hatte, zählte neben der Weite selbstverständlich auch die Ausgereiftheit der umgesetzten Idee und der physikalisch fundierte Vortrag über die Entwicklungsschritte des Katapults, so dass die Aktion im Schulhof weniger als gegenseitige Konkurrenz, denn eher als lustiges und lehrreiches Miteinander aufgefasst wurde. (HA)
Schülerbericht
Als wir den Arbeitsauftrag erhielten, allein oder in Kleingruppen selbst einen Katapult zu bauen, waren wir alle sehr interessiert und auch motiviert, diese Aufgabe zu lösen, jedoch machte sich bei einigen etwas Sorge breit, da der Auftrag zunächst schwer zu realisieren schien.
Zwei Wochen nach den Osterferien sollten wir unsere Katapulte zusammen mit der ganzen 10. Klassenstufe vergleichen und präsentieren. Am 24. April war es dann so weit: Alle 10. Klassen trafen sich auf dem Schulhof, um die mitgebrachten Werke zu testen.
Wir stellten uns klassenweise auf und die Physiklehrerinnen Frau Lenhard, Frau Wojtalla, Frau Harde und Frau Schmalenberger-Weis, welche die ganze Aktion betreuten, prüften unsere Katapulte erstmals genau auf die gestellten Vorgaben. Zum Beispiel durften keine Federn oder Teile von Fertigbausätzen verwendet werden.
Das Geschoss – in unserem Fall ein mit Reis gefülltes Überraschungsei – durfte nicht mehr als 23g wiegen und musste allein durch eine 0,5l-Plastikflasche so weit wie möglich geschossen werden. Einige Gruppen mussten daraufhin ihre Katapulte noch minimal verändern, damit wirklich faire und gleiche Bedingungen gegeben waren. Die Konstruktionen waren teilweise sehr eindrucksvoll und alle Gruppen machten sich über Material, Größenverhältnisse, optimale Abschusswinkel sowie die daraus zu berechnende Flugkurve und Schussweite Gedanken.
Trotzdem waren die Ergebnisse sehr unterschiedlich: Von rückwärts schießenden Exemplaren bis zu erzielten Weiten von sechs Metern war alles vertreten.
Die anfangs aufgekommene Anspannung verfiel bei allen relativ schnell und es war schön zu sehen, dass sehr viel Teamgeist und Engagement hinter allem steckte. Auch wenn manche für diese praktische Arbeit weniger „ein Händchen“ hatten als andere, hat der Prozess von der ersten Idee über etliche Versuche und Verbesserungen bis zum persönlichen endgültigen „Topschuss“ sehr viel Spaß gemacht.
Wir hoffen, dass die nachfolgenden 10 Klassen genau so viel Freude an diesem oder ähnlichen Projekten und Experimenten haben werden.
Sophia Wilke (10a)