Versuch 11: Der Wellpappe abgespickt 09.08.2010, 13:16

Gewicht steht auf Wellpappe, Vorschaubild

Welche Eigenschaft ist uns wichtig, wenn Balken ein Ziegeldach tragen müssen, wenn ein begehbarer Steg einen Abgrund überbrückt oder wenn über eine Brücke schwere Züge fahren? Ein einfacher Versuch gibt Aufschluss darüber.

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Anmerkung: Die Euli-Versuche 1 bis 10 und 12 bis 13 veröffentlicht der tec.LEHRERFREUND zu einem späteren Zeitpunkt.

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Der Wellpappe abgespickt

Wie wird ein Körper biegesteif?

Auf welche Eigenschaft kommt es an, wenn Balken ein Ziegeldach tragen müssen, wenn ein begehbarer Steg einen Abgrund überbrückt oder wenn über eine Brücke schwere Züge fahren? Man kann es kurz beantworten: Alle drei dürfen sich unter der Last nicht durchbiegen.
Das Ziel unseres Versuches: Herausfinden, wie man Verbiegen verhindert.

Erfahrungen

1. Legt man über einen Graben eine flache Platte aus Holz (Schalplatte), dann ist Durchbiegung bei Belastung unvermeidlich. Ganz extrem ist es bei einem Blatt Papier: Es hängt schon unter seinem Eigengewicht durch. Nimmt man mehrere Lagen, dann hilft auch dies nicht viel. Der zusätzliche Nachteil: Die so verstärkte Überbrückung wird nur immer schwerer. Bei Bauwerken wie Brücken achtet man aber darauf, das Eigengewicht so gering wie möglich zu halten.
Eine ebene Platte ist also keine gute Biege-Lösung.

2. Von Dachkonstruktionen können wir etwas lernen. Die Dachbalken besitzen meist einen rechteckigen Querschnitt. Und wie werden sie eingebaut? So, dass das Gewicht der Ziegel auf die hohe Rechteckseite drückt. Würde es auf die niedere Seite drücken, würden sich die Balken und damit das ganze Dach eher durchbiegen.

Wellpappe Aufbau

3. Wir brauchen also ein hohes Profil. Das lehrt uns auch die Wellpappe. Sie besteht aus drei miteinander verklebten Schichten, bei denen die mittlere, die «Welle«, die Hauptrolle spielt. Die Welle gibt der Pappe die oben angesprochene »Höhe« und ist gleichzeitig sehr leicht. Insgesamt ist die Pappe, obwohl sie aus Papier besteht, quer zur Welle erstaunlich biegesteif.

Wie´s geht: 

Versuch 1

Wir brauchen 2 Bücher als Brückenpfeiler und rechteckige Bastelstäbchen aus dem Bastelmarkt, Kiefernholz, Querschnittsmaße 5 mm x 2 mm, 20 cm lang.

Wir stellen unseren etwa 3 kg schweren Gewichtsklotz auf drei flach abgelegte Stäbchen.
Was man beobachtet: Sie biegen sich stark durch.

Gewicht auf Holzstab flach gelegt

Versuch 2

Unten: Wir stellen das 3 kg-Gewicht auf dieselben drei, aber dieses Mal hochkant abgelegten Stäbchen.
Was man beobachtet: Es ist kaum eine Durchbiegung zu erkennen.
Wer sich damit auskennt, weiß, dass der hochkant gelegte Stab nicht nur die zweieinhalbfache Biegefestigkeit hat, sondern mindestens 15 Mal mehr Stabilität besitzt als der flach gelegte Stab (= 2,5 hoch drei).

Gewicht_auf_Holzstab_hochkant

Versuch 3

Wir basteln einen Faltsteg aus einem DIN A4-Blatt.
Zeichne auf die Blattbreite 12 parallele Linien im Abstand 20 mm übereinander. Falte das Blatt wie im Foto gezeigt. Klebe einen schmalen Streifen mit etwa 20 mm Breite von unten her auf die Ziehharmonika: Er verhindert, dass die einzelnen Falten bei Belastung seitlich weggedrückt werden. Eine Postkarte oben drauf gelegt dient als Plattform für Gewichte. Hier stehen Modellmaschinen aus Metallguss auf der Postkarte.
Was man beobachtet: Liegt die Papier-Ziehharmonika auf beiden Seiten mit etwa 3 cm Länge auf, kannst Du die Papierkonstruktion mit wenigstens 0,7 kg belasten, ohne dass sie sich verbiegt oder einknickt.

Bagger___Faltsteg_beschriftet_440.jpg

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Weitere Experimente in der prima.tec-Reihe:

  - Wenn sich Körper biegen
- Chemisch Wasser ansaugen
- Flasche mit Wasser füllen 
- Zucker verbrennen
- Metall schwimmt
 

 

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