Kugelkanone

Sicherlich haben Kinder schon mal mit Kraft einen Gummi gespannt und beobachtet, wie er sich gedehnt hat. Beim Loslassen schnalzt er zurück und wird wieder so klein wie vorher. Auch beim Aufpusten und Loslassen eines Luftballons lässt sich dies beobachten. Ebenso bei einer Jogginghose mit Gummizug: Hier wird der Hosenbund beim Anziehen weiter und geht danach in seine ursprüngliche Weite zurück.

Kinder wissen also aus dem Alltag, dass Gegenstände aus Gummi durch Drücken und Ziehen nachgeben und ihre Form zumindest kurzfristig verändern. Im Großen lässt sich das auch auf Hüpfburgen und Trampolinen erfahren.

Kinder kennen Gummi als Material aus dem Alltag, z.B. als Haushaltsgummi zum Verschließen von Verpackungen, als Luftballon oder Flummi. Dementsprechend bringen sie Vorerfahrungen mit, welche sich in ihren Vorstellungen und Äußerungen widerspiegeln:

•  „Mein Ballon ist viel größer.“
• „Wenn ich meinen Ballon loslasse. pupst er durch die Luft und ist danach wieder ganz klein.“
• Warum schnalzt der Ballon zurück?
• „Na, weil er aus Gummi ist. Das ist dehnbar.“
• „Aber Knete ist auch dehnbar, die schnalzt aber nicht zurück!
• „Ja, weil die nicht aus Gummi ist.“
• „Aber was ist dann der Unterschied zwischen dem Luftballon und der Knete?
• Knete ist nicht aus Gummi.“

Mit den Kindern sollten grundlegende Regeln zur Benutzung der Kugelkanone festgelegt werden. Es ist hilfreich, die Schussbahn einzugrenzen, damit andere Kinder während der Benutzung der Kugelkanonen nicht durch umherfliegende Kugeln getroffen werden. Nach der Erprobung empfiehlt es sich zunächst den Fokus auf ein Phänomen zu beschränken und dieses mit den Kindern genauer zu beobachten. Zum Beispiel: Was passiert, wenn der Luftballon stark oder schwach gespannt ist? Ist dieser Zusammenhang ausgiebig verdeutlicht, kann die Aufmerksamkeit der Kinder auf eine weitere Wechselwirkung gelenkt und durch ein Gespräch mit je…desto- Beziehungen begleitet werden.

Legen Sie in der Vorbereitung einen Zollstock, Maßband o. Ä. bereit, damit ggf. die Flugweite der Kugeln gemessen werden kann. Jüngere Kinder können die Flugweite in Schritten, Fußlängen oder einer weiteren selbst gewählten Maßeinheit (bspw. 5 Schaufeln lang) abzählen. Es kann auch eine Schnur verwendet und als Maßstab vorher ein Kind damit abgemessen werden.

Tipp: Da die Kugeln nach dem Auftreffen oft noch weiterrollen, kann es hilfreich sein, dass ein zweites Kind sich die Aufprallstelle merkt und beispielsweise mit einem Bauklotz markiert. Alternativ zu Pappröhren können dickwandige Becher verwendet werden. Der Becherboden wird abgetrennt und der Becher kann als Röhre verwenden werden.

WORTSPEICHER
Gummi · Spannung · elastisch · dehnbar · Kraft · Flugbahn · Kurve · Höhe · Länge · messen · ziehen · schnalzen

• Die Kinder messen, wie weit die Kugel fliegt. Dabei können die Kinder eigene Einheiten festlegen wie z. B.: Die Kugel fliegt so weit, wie 15 Kinderschuhe aneinandergereiht sind oder sie messen die Flugweite mit dem Zollstock.
• Das Ganze kann auch als Wettbewerb stattfinden.
• Die Kinder messen, wie hoch die Kugel geschossen werden kann. Am besten funktioniert dies in Partnerarbeit und mit einer Orientierungshilfe im Hintergrund. So könnte z. B. eine Hauswand der Hintergrund sein. So kann man beispielsweise beobachten, dass die Kugel bis zum zweiten Fenster geflogen ist.
• Es kann ein Karton oder eine Pappe mit Löchern versehen werden. Die Kinder versuchen dann – ähnlich wie bei einer Torschusswand – die Kugeln durch die Löcher zu schießen.

Bei der hier verwendeten Kugelkanone wird die Kugel durch einen mechanischen Vorgang aus der Kanone geschleudert. Dies passiert durch einen Tauschvorgang, bei dem die Spannung von einem Gummi (Luftballon) in die Bewegung einer Kugel getauscht wird. Wird der Luftballon nach hinten gezogen hat er die maximale Spannung. Nach dem Loslassen ist die Spannung minimal und die Kugel erfährt die maximale Geschwindigkeit und wird nach oben beschleunigt. Im Flug nimmt die Geschwindigkeit ab und die Höhe zu.

Die Spannung wird also gegen Geschwindigkeit und die Geschwindigkeit gegen Höhe getauscht. Je stärker das Gummi gespannt wird, desto höher oder weiter kann die Kugel fliegen. Ausnahme sind sehr leichte Gegenstände, die durch den Luftwiderstand zu stark gebremst werden. Je schwerer ein Gegenstand, desto weniger Höhe wird er bei gleicher Spannung des Gummis erreichen. Auch hier sind sehr leichte Gegenstände die Ausnahme. Wird die Kugel nicht senkrecht nach oben geschossen, spielen nicht nur die Spannung des Gummis und die Masse der Kugel eine Rolle, sondern auch der Abschusswinkel. Eine Kugel kann bei einem 45° Winkel die maximale Strecke horizontal zurücklegen.

Weitere Anmerkung: Ist die Kugel fast so groß wie die Pappröhre und sehr leicht (z. B. ein Tischtennisball) kann es vorkommen, dass die Kugel nicht aus der Pappröhre katapultiert wird. Der Grund dafür ist, dass der Ball die Röhre fast luftdicht abschließt und dadurch keine Luft nachströmen kann.