Mit Hilfe des Physikunterrichts zum Weltrekord

Riesen-Dominos, Incredible Machines und Stick-Bombs – im Netz kursieren etliche Videos dieser faszinierenden Kettenreaktionen und sind Garanten für minutenlanges Vergnügen. Auch an einem Schulfest würde eine selbstgebaute Stick Bomb sicherlich für Begeisterung sorgen, sollte gar der aktuelle Weltrekord von 40 910 Sticks gebrochen werden (aufgestellt am 22.03.2016 in Tulln, Österreich), wäre der PR-Effekt vermutlich ebenso gewaltig wie die ausgelöste Kettenreaktion. Der Nutzen dieser Bombe reicht sogar noch über Publicity und Unterhaltung hinaus, denn diesen phänomenalen Effekten liegen Naturgesetze zugrunde. Sie eignen sich somit hervorragend für einen explosiven Physikunterricht, beispielsweise zum Thema Energie und Beschleunigung, oder den Einsatz in einer AG für naturwissenschaftlich begeisterte Schülerinnen und Schüler, die sich einem explosiven Forschungsprojekt verschrieben haben.

Solche Forschungsprojekte können von der Baden-Württemberg Stiftung im Rahmen ihres Programmes mikro makro mint unterstützt werden. Für dieses Programm wurde in Zusammenarbeit mit Klett MINT ein Buch mit Arbeitsblättern und Experimenten zum Thema Forschen in der Schule entwickelt. Ein Blick ins Forscherbuch zeigt, wie der Unterricht für zukünftige Rekordjäger und explosive Nachwuchswissenschaftler auf Anhieb gelingen kann. Alle Materialien des folgenden Abschnitts und darüber hinaus stehen hier zum Download bereit.

Blick ins Buch: Der erste Schritt zum Weltrekord mit dem Bau einer einfachen Stick-Bomb Variante

Hier geht es um den Bau einer ersten, einfachen Stick-Bomb-Variante, die aufgrund ihrer Bewegung beim Auslösen als Kobra-Welle bezeichnet wird. Die Schülerinnen und Schüler sollen dabei den Aufbau einer Stick-Bomb und die Vorgänge bei deren Auslösen kennenlernen. Man benötigt dafür nur eine glatte Arbeitsfläche und eine entsprechende Anzahl an Holzspateln.

Wichtiger Hinweis: Eine Stick-Bomb kann beim Bau aus Ungeschicklichkeit auch versehentlich auslösen. Da je nach Legetechnik die Holzspatel mit hoher Intensität nach oben schnipsen, sollte sowohl beim Bau als auch beim Starten der Stick-Bomb zur Vermeidung von Augenschäden immer eine Schutzbrille getragen werden.

Die Einstiegsstunde sollte stärker strukturiert sein als die anderen. Die Bauanleitung gibt einen klaren Konstruktionsweg für die erste Stick-Bomb, die Kobra-Welle, vor. Dabei werden die einzelnen Arbeitsschritte erklärt und auf Bildern dargestellt. Sinnvoll ist, dass während der Konstruktion alle etwa im gleichen Tempo vorankommen. Es schließt sich eine spielerische Übungsphase an, in der die Schülerinnen und Schüler den Auslösevorgang und das Bewegungsmuster der Kobra-Welle kennenlernen. Sollte die Zeit es erlauben, können die Schülerinnen und Schüler gerne den Aufbau wiederholen und erneut die Stick-Bomb starten. Dies bildet die Grundlage für die anschließenden Untersuchungen, die nach Möglichkeit immer unter gleichen Bedingungen durchgeführt werden sollen.

Praxistipp: Es empfiehlt sich, dass Sie selbst vorab die Kobra-Welle einmal bauen, um den Schülerinnen und Schüler ggf. am Anfang des Legemusters gezielt helfen zu können. Sollte keine helfende Hand zur Verfügung stehen, kann als Absicherung gegen ein ungewolltes Auslösen der Stick-Bomb das Legemuster mit Gewichten (mindestens 500 g) beschwert werden.

Materialien – eine glatte Oberfläche, Holzspatel/Sticks und ein wenig Geschick

Die Forscher-Checkliste des Forscherblatts enthält die für jede Gruppe benötigten Materialien. Legen Sie alle Materialien auf einem Tisch bereit, sodass sich die einzelnen Gruppen ihre Sachen selber holen können. Grundregel: Jeder bringt die Sachen dorthin zurück, wo er sie geholt hat.

Zeitbedarf − eine Doppelstunde zum Bau der Kobra-Welle

Dieses Forscherblatt ist für eine Doppelstunde konzipiert. Die Schülerinnen und Schüler sollten auf jeden Fall wissen, wann sie mit dem Aufräumen und Säubern der Arbeitsplätze beginnen müssen.

Unterrichtsrelevant: Ergebnisse der Stick-Bomb Untersuchung

Die Energie der Stick-Bomb entsteht aus der Legetechnik, bei der die Holzspatel unter Spannung ineinander verwoben werden. Dünne Spatel lassen sich leichter verflechten als dicke, sodass unterschiedlich viel Energie in den jeweiligen Stick-Bombs gespeichert ist. Bei Entspannung durch Starten der Stick-Bomb wird diese Energie unter anderem als Bewegungsenergie wieder frei. Bei einer Energiemessung, zum Beispiel mithilfe von Gewichten, erhält man pro Spatel einen Joule-Wert im einstelligen Promillebereich. Nutzt man für das Legemuster statt einem immer zwei Spatel übereinander, so muss man beim Verflechten zwar stärker spannen, dieses Plus an gespeicherter Energie geht aber beim Auslösen der Stick-Bomb nicht zwangsläufig in eine höhere Geschwindigkeit über. Vielmehr scheinen sich die Holzspatel während ihrer Entspannung und der daraus resultierenden Energiefreisetzung gegenseitig negativ zu beeinflussen. Ein Phänomen, welches noch nicht untersucht ist!

(Auszug, z.T. verändert, aus: „Forschen in der Schule – Experimente für angehende Forscher“)

Melden Sie Ihre jungen Forscher an beim Programm der Baden-Württemberg Stiftung mikro makro mint

Ist der Weltrekord erst gebrochen oder die Bombe spektakulär explodiert, kann man sich den nächsten Versuchen widmen. Wenn auch Ihre Schülerinnen und Schüler begeisterte Forscher sind, können Sie ihr Projekt für das Programm mikro makro mint anmelden und mit bis zu 2500 Euro gefördert werden. Teilnahmebedingungen, Bewerbungsbogen und weitere Informationen finden Sie hier.