Spielplatz
Alles ist Physik!
Beim Wippen, Rutschen oder Schaukeln steckt Physik in jeder Bewegung! Auf dem Spielplatz erlebst du physikalische Gesetze wie Energie und Schwerkraft am eigenen Leib. Wenn du die Kurbel an dem Ball drehst, erfährst du mehr darüber.
Du kannst hier auch lernen, wie die Natur dem Menschen bei Erfindungen geholfen hat. Zum Beispiel sind Vogelflügel Vorbild für die Flügel von Flugzeugen und der Klettverschluss funktioniert nach demselben Prinzip wie die Samenverbreitung bei Kletten.
Tipp:
Suche die QR-Codes und entdecke die „Bionik“: Forscher und Forscherinnen schauen sich Formen und Eigenschaften von Tieren und Pflanzen genau an und entwickeln daraus Ideen für neue Techniken, Maschinen, Gebäude oder Roboter.
Insekten-Loop
An fünf Stationen wird Spannendes über die Entwicklung eines Schmetterlings erzählt. Hier kannst du die verschiedenen Entwicklungsstadien anhand von Cortenstahl-Figuren verfolgen und aktiv erleben.
Spinnenseide – „Super-Faser“
Die meisten Spinnen bauen Netze um ihre Leibspeise – Insekten – zu fangen. Die Fäden dafür produzieren sie selbst. Die sogenannte Spinnenseide ist extrem belastbar und dabei trotzdem dehnbar. Das ist wichtig, damit das Netz nicht reißt, wenn z.B. eine Fliege mit voller Fluggeschwindigkeit hinein prallt.
Die Spinnenseide besteht aus Eiweißen. Sie werden in der Spinndrüse im Hinterleib der Spinne gebildet und gelangen, wenn die Spinne ein Netz baut, durch den Spinnkanal. Dort wird der Aufbau der Eiweiße durch Säure verändert, wodurch die Spinnenseide reißfest wird.
Nachdem Forscher und Forscherinnen verstanden haben, wie genau die Eiweiße im Spinnkanal verändert werden, können sie künstliche Spinnenseide herstellen. Allerdings erst in sehr kleinen Mengen. Mit der künstlichen Spinnenseide kann Kleidung oder z.B. auch Wundpflaster hergestellt werden. Vielleicht sogar irgendwann ein Seil, das bis in den Weltraum reicht.
weiße Schachtel
Ahornfrucht – Propeller
Die Früchte des Ahorns fallen nicht einfach vom Baum. Dank ihrer Flügel können sie weite Strecken im Wind schweben, bis sie schließlich zu Boden fallen, um dort zu einem neuen Ahornbaum heranzuwachsen.
Das Schweben der Ahornfrucht funktioniert so gut, weil sie sich in der Luft dreht. Luft besteht aus vielen kleinen Teilchen, die wir mit bloßem Auge nicht erkennen können. Durch die Drehung werden Luftteilchen über dem Flügel weggeschleudert, so dass sich darunter mehr Luftteilchen befinden. Sie tragen die Frucht.
Durch Beobachtung dieses Naturphänomens wurde der Propeller erfunden. Mit Propellern können sich Schiffe durchs Wasser bewegen und Hubschrauber fliegen. Anders als bei der Ahornfrucht bringt aber ein Motor die Propeller-Flügel in die Drehung. So kann ein Hubschrauber sogar senkrecht starten und auf der Stelle fliegen.
Gepardenpfote – Autoreifen
Geparden sind Raubkatzen aus der afrikanischen Savanne und gelten als die schnellsten Landtiere der Welt. Sie fangen ihre Beute, z.B. Gazellen, indem sie sich im hohen Gras an sie heranschleichen, um sie dann nach einem kurzen Sprint zu packen. Geparden können blitzartig starten, schnell die Richtung wechseln und bremsen.
Das liegt daran, dass die Gepardenpfoten beim geradeauslaufen schmal sind und beim Kurvenlaufen oder Bremsen breiter werden. Je breiter die Pfoten sind, also je mehr von der Pfote den Boden berührt, desto stärker ist die Reibung zwischen Pfote und Boden. Die Reibung bewirkt, dass der Gepard langsamer wird.
Das haben sich Forschende abgeschaut und einen Autoreifen entwickelt, der beim Bremsen besonders breit wird und das Auto so schneller zum stehen kommt. Bei hohen Geschwindigkeiten ist der Reifen dagegen besonders schmal, wodurch weniger Kraftstoff verbraucht wird. Die physikalischen Gesetze der Reibungskraft kannst du hier an der Kletterwand selbst ausprobieren!
Baumast – Schaukelarm
Die Äste von Bäumen wachsen nicht im rechten Winkel. Das würde dazu führen, dass der Ast schneller abbrechen kann, wenn es stürmt, ein Gewicht auf dem Ast lastet oder an ihm zieht. Stattdessen ist die Astgabel abgerundet. So wirkt die Kraft des Windes oder das Gewicht eines am Ast hängenden Kindes, nicht nur auf einen Punkt, sondern verteilt sich auf den ganzen Bogen.
Die Bögen an Astgabeln oder auch an Wurzelansätzen entstehen dadurch, dass der Baum an diesen Stellen stärker wächst, auf der gegenüberliegenden Seite aber Holz einspart. So wächst der Baum stabil ohne Holz zu verschwenden.
Das Baumwachstum haben sich Forscher und Forscherinnen zum Vorbild genommen um stabilere Gebäude zu bauen ohne viel Baumaterial verwenden zu müssen. Auch die Schaukel hier ist nach diesem Prinzip gebaut und braucht daher nur einen Schaukelarm!
Flohbeine – Gummiband
Flöhe lieben Blut! Damit die kleinen Parasiten zu ihren großen Wirten wie z.B. Füchsen oder Hunden kommen, müssen sie springen, denn fliegen und krabbeln können sie nicht. Springen aber können sie richtig gut: Bei einer Körpergröße von nur etwa drei Millimetern können sie ungefähr einen halben Meter hoch springen. Wenn du so gut springen könntest wie ein Floh, könntest du mit einem Satz auf ein Hochhaus hüpfen.
Beim Springen hilft den Flöhen ein körpereigenes Gummi, das Resilin genannt wird. Wenn die Flöhe ihre Beine anziehen, wird das Resilin zusammengepresst und dabei Energie gespeichert. Beim Strecken der Beine wird dann die ganze Energie schlagartig freigesetzt und der Floh in die Luft katapultiert.
Ein Supergummi, das niemals ausleiert und extrem dehnbar ist, wäre in vielen technischen Bereichen praktisch. Wie hoch könnte man wohl mit einer Schuhsohle aus dem Supergummi hüpfen? Forschende schauen sich das Resilin ganz genau an. Bisher ist es ihnen aber noch nicht gelungen es in größeren Mengen künstlich herzustellen.
Froschfuss – Haftkleber
Laubfrösche können nicht nur hüpfen, sondern auch hervorragend klettern! So können sie sich in Gebüschen vor Fressfeinden und größerer Hitze verstecken. Dass sie auf glatten Blättern und Ästen nicht ausrutschen, liegt daran, dass sie spezielle Haftscheiben an ihren Füßen haben.
Die Haut der Frösche ist an diesen Stellen von sechseckigen winzig kleinen Kanälen durchzogen. Beim Kontakt mit feuchten Blättern entstehen durch das Wasser in diesen Kanälen Kräfte, die Froschfuß und Blatt aneinander ziehen.
Nach dem Vorbild des Laubfrosches wurde ein Roboter erfunden, der an der glitschigen Magenwand von Menschen herumlaufen kann! Dort macht er Videos, die Ärzten und Ärztinnen bei einer Operation helfen.
Paradiesvogelblume – Jalousie
Nicht alle Blumen werden von Bienen bestäubt. In Südafrika wächst die Paradiesvogelblume, deren Blüten doppelt so groß sind wie deine Hände. Sie wird von einem Vogel bestäubt!
Einige Blütenblätter sind zu einer Sitzstange verwachsen. Setzt sich ein Vogel darauf, wird durch sein Gewicht ein Hebelmechanismus in Gang gesetzt. Die Blüte öffnet sich, der Vogel kann den süßen Nektar fressen und die Pflanze überträgt ihren Pollen. Fliegt der Vogel zur nächsten Blüte wird der Pollen auf diese übertragen und die Pflanze so bestäubt.
Erfinder und Erfinderinnen waren fasziniert von diesem Hebelmechanismus, der ganz ohne Gelenke und Scharniere auskommt, die kaputt gehen können. Nach einigem Tüfteln konnten sie den Mechanismus nachbauen und haben eine Jalousie erfunden, deren Lamellen ganz flexibel auf und zu klappen können. Wie durch ein Gewicht ein Hebel in Gang gesetzt wird kannst du hier an der Wippe selbst ausprobieren!
Was ist Bionik?
Bionik ist ein erfundenes Wort. Der Anfang, Bio, steht für Biologie. Das Ende, Nik, kommt aus dem Wort Technik. Die Bionik ist eine Wissenschaft, die Biologie und Technik miteinander verbindet. In der Biologie wird alles, was in der Natur lebt erforscht. In der Technik geht es dagegen vor allen Dingen um Gegenstände, die von Menschen gemacht sind.
Bionik bedeutet von der Natur zu lernen und die Erfahrungen für menschliche Entwicklungen zu nutzen. Entweder Forschende suchen in der Natur nach Lösungen für technische Probleme oder es werden zufällig spannende Eigenschaften bei Tieren, Pflanzen, Pilzen oder sogar Bakterien entdeckt, die dann Ideen für Erfindungen liefern.
Bionische Forschung ist nicht nur spannend und hilfreich für den Menschen, sie kann auch zum Umweltschutz beitragen. In der Natur ist alles im Kreislauf, nichts wird verschwendet, weder Material noch Energie und es gibt keinen Müll. Die Lebewesen haben sich in ihrer Entwicklung optimal an ihre Umwelt angepasst. Daher sind sie gute Vorbilder für z.B. Maschinen, die mit wenig Baumaterial oder Treibstoff auskommen.
Auf dem Spielplatz verteilt findest du Beispiele für bionische Erfindungen und ihre Vorbilder aus der Natur. Erfahre mehr darüber, indem du die QR-Codes suchst und mit deinem Handy scannst.
Was ist Mechanik?
Physik ist eine Wissenschaft. Fast alles, was wir im Alltag erleben, hat mit Physik zu tun. Hier auf dem Spielplatz kannst du die physikalischen Gesetze der Mechanik erleben. Die Mechanik ist ein Teilbereich der Physik. Sie beschäftigt sich mit Kräften und Bewegungen.
Beim Wippen erlebst du die Bewegung eines Hebels durch Gewichtskraft. Beim Rutschen zieht dich die Schwerkraft nach unten und die Pendelbewegung der Schaukel kannst du mit der Kraft deiner Beine in Gang setzten!
Probiere doch mal aus, wie sich die Fliehkraft auf dem Karussell anfühlt oder wie du dich mit Hilfe der Reibungskraft auf der Kletterwand bewegen kannst!