Mechanismen übertragen Bewegung — Design, 7–10 Jahre
Hebel, Zahnräder, Rollen und Gelenke können die Richtung, Geschwindigkeit oder Kraft einer Bewegung verändern.
Bewegung lässt sich verändern
Ein Mechanismus ist eine Anordnung beweglicher Teile, die eine Aufgabe möglich oder leichter macht. Ein Hebel kann eine kleine Bewegung vergrößern, Zahnräder übertragen die Drehung eines Rades auf ein anderes, und eine Rolle kann die Richtung eines Zuges ändern. Die Teile erzeugen keine Bewegung aus dem Nichts, sondern lenken oder verändern sie.
Warum Mechanismen gebraucht wurden
Menschen mussten schon immer schwere Lasten heben, Wasser bewegen und wiederholte Arbeit schneller erledigen. Ein einfaches Werkzeug hilft, aber verbundene bewegliche Teile können noch mehr: Sie können Geschwindigkeit gegen Kraft tauschen oder Bewegung um eine Ecke leiten. Daraus entstanden Maschinen wie Kräne, Uhren und Fahrräder.
Beispiel: zwei Zahnräder
Ein kleines Zahnrad hat 10 Zähne und dreht sich im Uhrzeigersinn. Es berührt ein großes Zahnrad mit 20 Zähnen. Wenn sich das kleine einmal dreht, bewegt es alle 20 Zähne, deshalb dreht sich das große eine halbe Umdrehung in die Gegenrichtung. Das große Zahnrad dreht langsamer, aber an seinem Rand wirkt mehr Drehkraft.
Die Falle: mehr Kraft ohne Preis
Ein verständlicher Fehler ist zu glauben, ein Mechanismus schenke zusätzliche Kraft ohne Gegenleistung. Ein Hebel oder Zahnrad kann einen Druck verstärken, aber meist bewegt sich das Teil dafür weiter oder langsamer. Entwerfende wählen die passende Veränderung für die Aufgabe; unbegrenzte Kraft entsteht nicht aus ein paar Rädern und Stäben.
Wo es vorkommt
Fahrradschaltungen helfen, zwischen leichterem Treten und schnellerem Fahren zu wählen. Türgriffe, Scheren, Schubkarren, Kräne und Uhrzeiger nutzen Mechanismen, um Bewegungen zu verändern. Beim Entwerfen eines beweglichen Spielzeugs frage: Welche Bewegung geht hinein, welche soll herauskommen, und welche Teile können sie verbinden?
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