Gelenkgestänge führen und verändern Bewegungen — Ingenieurwesen, 11–13 Jahre
Verbundene Stäbe können Bewegungen um Ecken weitergeben oder einen Druck in eine andere Bahn verwandeln.
Was ein Gelenkgestänge ist
Ein Gelenkgestänge besteht aus starren Stäben, die durch Dreh- oder Schiebegelenke verbunden sind. Bewegt sich ein Stab, zwingen die Verbindungen die anderen auf eine begrenzte Bahn. Durch passende Stablängen und Gelenkpositionen wird ein Druck zu einer Schwenk-, Hub- oder geführten Geradbewegung.
Welches Problem Gelenkgestänge lösen
Ein Motor oder eine Hand kann sich im Kreis oder auf einem kurzen Weg bewegen, während die Aufgabe an anderer Stelle eine andere Bewegung verlangt. Ein Gelenkgestänge verbindet diese Anforderungen, ohne dass jedes Teil einen eigenen Motor braucht. Deshalb entwickelten Ingenieurinnen und Ingenieure viele einfache, wiederverwendbare Anordnungen.
Ein Viergelenk
Befestige einen 10-cm-Stab mit zwei 8 cm entfernten Drehpunkten an einem Brett und verbinde daran einen 6-cm-Stab. Verbinde die freien Enden mit einem dritten 10-cm-Stab. Dreht sich der erste Stab, schwingt der letzte, bleibt aber an beiden Gelenken befestigt: Seine Spitze wird geführt.
Der verständliche Irrtum
Es ist verständlich zu erwarten, dass ein gerader Stab sein Ende gerade bewegt. Tatsächlich läuft das andere Ende eines einseitig gelagerten Stabs auf einem Bogen, weil sein Abstand zum Drehpunkt gleich bleibt. Ein Gelenkgestänge verbindet mehrere solche Bögen zu einer geraderen oder nützlicheren Bahn.
Wo Gelenkgestänge vorkommen
Scheibenwischer verwenden Gelenkgestänge, damit ein Motor zwei Wischer hin und her bewegt. Klappstühle und verstellbare Lampen nutzen sie, um ihre Stellung zu ändern und verbunden zu bleiben. Auch manche Laufroboter haben Gelenkbeine, sodass ein Motor wiederholte schrittähnliche Bewegungen erzeugt.
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