... erforsche: Fliege mit einem Raumschiff um das Sternbild «Grosser Wagen» herum!
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... erforsche: Was ist Zeit? Drei Wochen Ferien gehen im Nu vorbei, eine Minute im eiskalten Wasser dauert dagegen eine Ewigkeit. Für die Physik stellt sich die Frage anders. Sie will alles vermessen. Für sie ist Zeit: Das Ausmessen eines Raumes - die Raumzeit. Ein Tag ist die Drehung der Erde um sich selber. Ein Jahr ist die ellipsenförmige Bahn, welche die Erde beim Umkreisen der Sonne beschreibt. Ein Lichtjahr ist der Weg, welcher das Licht in einem Jahr zurück legt. Und bei unserer Pendeluhr ist es die Wegstrecke des Pendels zwischen dem "Tic" und dem "Tac". Zeit ist also auch immer Bewegung im Takt: Die Schwingungen des Pendels, einer Stimmgabel, eines Quarzes oder von Atomen oder das Rieseln von Sand, das Tropfen von Wasser, das Wachsen eines Baumes... Bedeutet dies, dass es ohne Bewegung auch keine Zeit mehr gibt? Unvorstellbar, aber versuch es trotzdem: Wie muss ich mir das vorstellen, keine Zeit, kein gestern, heute, morgen? Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft wären ein und dasselbe, der absolute Stillstand ... oder Ewigkeit?Der Bau der Pendeluhr hilft dir, über Fragen von Raum, Zeit, Bewegung und Takt nachzudenken. Sie wird dir auch den Trick verraten, wie aus gleichmässigen Umdrehungen regelmässige Zeiteinheiten (Takte) entstehen, welche die Zeitanzeige um immer die gleiche Wegstrecke vorwärts bewegen. |
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Bau der Pendeluhr in 5 Schritten:
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Material
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1. Bau der Halterung
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Hinweis: Achte darauf, dass das lange Hartschaumstück senkrecht steht und gut hält. Sorge dafür, dass der Schraubenkopf nicht mehr aus dem quadratischen Hartschaumstück herausschaut. |
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2. Bau der Zeitanzeige
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Hinweis: Die Diagonalen und die seitenhalbierenden Linien findest du durch Abmessen und Einzeichnen mit Lineal und Bleistift. Du findest sie aber auch durch geschicktes Falten des Quadrats. |
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Hinweis: Rolle das Achteck mit etwas Druck über einen Bleistift. Oder rolle das Achteck mit etwas Druck im 45° Winkel entlang einer Tischkante. |
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3. Montage von Elektroantrieb und Zeitanzeige
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4. Bau von Unruh und Pendel
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Hinweis: Das Zahnrad ist exakt in der Mitte des Sterns platziert, wenn die Nadel durch die Mitte der Oeffnung im Zahnrad geht. Es ist wichtig, dass du dies genau machst! |
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Hinweis: Die Plastikfolie muss dort, wo du den Pin einsteckst, auf einem Hartschaumstück liegen! Achte darauf, dass beim Herausziehen des Pins in der Plastikfolie keine Knicke entstehen! |
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Hinweis: Achte darauf, dass es das Ende ist, das weiter weg ist von den drei Punkten in der Mitte. |
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5. Zusammenbau
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Das Gewicht am Pendel besteht aus zwei Unterlagscheiben und einem kleinen Magneten.
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Denn auch wenn das Pendel still steht, fliesst trotzdem Strom, der deine Batterie leert. |
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Verschiebe das Gewicht des Pendels und beochbachte die Geschwindigkeit des Pendels. Kannst du eine Regel beschreiben? |
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Vergleiche die Umdrehungszeit bei verschiedenen Positionen des Gewichtes. |
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... Klärungen: Checkliste zur Funktion der Pendeluhr |
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 Hinweis 2: Die Halterung steht senkrecht (blauer Pfeil). Die Unruh hängt frei beweglich am Ständer (a). Sie liegt um „Haaresbreite“ vor dem Stern (b). Eine leichte, gegenseitige Berührung ohne Behinderung der Beweglichkeit von Unruh und Stern ist möglich. Die Nähe des Sterns zur Unruh kann durch Verschieben am Elektromotor eingestellt werden. Merke: Zu starke Reibung einerseits oder zu lose Aufhängung der Unruh anderseits, können ein regelmässiges Pendeln verunmöglichen. |
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Hinweis 3: Die Unruh kann seitlich frei um den Drehpunkt (Stecknadel) pendeln (gelber Doppelpfeil). Die Aufhängung darf aber nicht so lose sein, dass die Pinnadeln über den Stern nach vorne ausweichen! Merke: Die Aufhängung der Unruh mit dem Pendel ist von grösster Bedeutung! Jede Abweichung in Lage, Ausrichtung und Beweglichkeit kann das Funktionieren der Pendeluhr verhindern. |
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Hinweis 4: Voraussetzung: Der Stern ist exakt entlang den Linien der Vorlage ausgeschnitten. Die 5 stumpfen Enden und die 5 Einkerbungen des Sterns sind gleich. Der Mittelpunkt des Sterns liegt genau in der Mitte des Doppelzahnrades. Einstellung: Wenn eine Pinnadel der Unruh auf dem stumpfen Ende des Sterns liegt, ist die gegenüber liegende Pinnadel im tiefsten Punkt der Einkerbung (gelbe Pfeile). Das gleiche gilt für alle entsprechenden Positionen. Merke: Ungenauigkeiten beim Ausschneiden und Abweichungen beim Positionieren des Sterns und der Pinnadeln, können den Lauf der Uhr blockieren. |
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Hinweis 5: Die Verbindung von der Unruh zum Pendel ist so, dass das Pendel ohne Widerstand seitlich schwingen kann (gelber Doppelpfeil). Die Pinnadel ist in der Unruh verankert. Das Pendel mit dem geweiteten Loch, schwingt seitlich frei um die „Achse“ der Nadel. Die Pinnadel darf das Pendel nicht einklemmen. Merke: Verminderte Beweglichkeit zwischen Unruh und Pendel führen zu Störungen im Rhythmus und eventuell sogar zu einer Blockade. |
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Hinweis 6: Das Gummiband ist so stark gespannt, dass der Motor die Zeitanzeige antreibt, ohne das Hartschaumrad in seiner senkrechten Lage zu ändern. Merke: Eine schräg zur Halterung gelagerte Zeitanzeige kann das Pendel bremsen oder stoppen. |
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Hinweis 7: Das Bild zeigt die Ausgangslage der Gewichte am Pendel. Die Gewichte können später verschoben werden, wenn die Pendeluhr im Takt läuft. Merke: Die Lage der Gewichte entscheidet, wie bei einem Metronom, über den Takt der Pendeluhr. Genau genommen besteht unser Pendel aus zwei Teilen: der Unruh und dem Pendelteil mit dem Gewicht. Bei bestimmten Lageverhältnissen kann auch nur der obere Teil (die Unruh) in Schwingung versetzt werden. Das eigentliche Pendel mit dem Gewicht ist träge und macht die Pendelbewegungen nicht mit – die Schwingung verhält sich wie eine Teilschwingung einer Saite und dann rattert der Stern durch die Unruh... |
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Hinweis 8: Das Pendel wird mit dem Zeigefinger sorgsam und mit einer leichten Seitwärts-Bewegung angestossen (gelber Pfeil). Das Pendel muss dabei als Ganzes (mit der Unruh) diese seitwärts Bewegung machen. Wenn die Uhr nicht läuft, das Pendel ausschwingen lassen und dann erneut versuchen. Merke: Der richtig dosierte Anstoss ist wichtig! Bei zu starkem, abruptem Anstoss, bleibt der obere Teil, die Unruh stehen. Oder es kommt zu Schwingungen, wie sie unter dem Hinweis 7 beschrieben sind. |
