
FNR
Benötigtes Material
Zyklus: 3-4
Zeit: 30 Minuten
Ablauf
Um Dich mit dem Ablauf und dem Material vertraut zu machen, ist es wichtig, dass Du das Experiment im Vorfeld einmal durchführst.
Möchtest Du die SchülerInnen das Experiment dokumentieren lassen? Am Ende dieses Artikels (über der Infobox) findest Du ein Forschertagebuch (PDF mit zwei A4-Seiten), welches deine SchülerInnen hierfür nutzen können.
Schritt 1: Stellt eine Frage und formuliert Hypothesen
Die Frage, die Ihr euch in dieser Einheit stellt, lautet:
Wie transportierten die Menschen in der Steinzeit schwere Lasten?
Zeige den SchülerInnen Bilder von Megalithen, die in der Jungsteinzeit, teilweise sogar vor der Erfindung des Rads, errichtet wurden. Aus welcher Zeit stammen diese Monumente? Aus welchen Gründen werden sie heute noch bestaunt?
Du kannst das Thema auch im Geschichtsunterricht vertiefen. Der Wortherkunft nach sind Megalithen große Steine (Griechisch mégas ‚groß‘, griechisch líthos ‚Stein‘). Die meisten Megalithen wurden zwischen 5000 und 2000 v. Chr. errichtet, und das nicht nur in unseren Gegenden, sondern weltweit. Man unterscheidet Dolmen, liegende Steine, die oft Grabstätten markierten, und Menhire, aufrechtstehende Steine, die eher als Wahrzeichen oder Orientierungspunkte dienten. Auch in Luxemburg gibt es einen Menhiren. In Mersch steht der Menhir du Béisenerbierg. Er wird als anthropomorph (Griechisch anthropos ‚Mensch‘, Griechisch morphé ‚Form‘, ‚Gestalt‘) bezeichnet, da er in etwa eine menschliche Gestalt aufweist. Vielleicht können die SchülerInnen eine Taille, Schultern und einen Kopf erkennen. Der Stein, aus dem der Menhir in Mesch besteht, kommt an dieser Stelle nicht als Felsgestein vor. Er besteht aus eisenhaltigem Sandstein, den es etwa zwei Kilometer entfernt gibt. Man geht davon aus, dass der Stein in der Jungsteinzeit, viele 100 Jahre v. Chr., nach Mersch transportiert wurde.
Alle Steine auf den Bildern wurden über weite Strecken transportiert, bevor sie errichtet wurden. Die riesigen Megalithen aus Sandstein in Stonehenge stammen wohl aus West Woods (etwa 25 km von der Kultstätte entfernt), und die kleineren, aber dennoch tonnenschweren Steine stammen aus Steinbrüchen in Wales, etwa 200 km entfernt.
Bis heute ist nicht zweifelsfrei geklärt, auf welche Art und Weise diese Felsblöcke transportiert wurden. Man geht davon aus, dass der Land- und der Wasserweg genutzt wurden.
Können sich die SchülerInnen vorstellen, wie die Steinblöcke über den Landweg transportiert werden konnten? Die Menschen damals waren wohl kaum so stark wie Obelix! Welche Hilfsgeräte konnten benutzt werden?
Halte die Hypothesen an der Tafel fest. Die richtige Antwort zu finden ist hier nebensächlich. Es geht vielmehr darum Ideen zu entwickeln und herauszufinden, was die SchülerInnen bereits wissen.
Schritt 2: Führt das Experiment durch
Um herauszufinden, wie man schwere Lasten transportieren kann, lernen die SchülerInnen bei dem folgenden Experiment, wie die Verwendung von Rollen den Energieaufwand verkleinert und damit die Arbeit erleichtert. Gehe folgende Schritte gemeinsam mit den Schülerinnen durch, aber lasse sie das Experiment selbst durchführen:
- Nimm ein dickes, schweres Buch und lege es auf den Tisch. Lege die Schnur zwischen die Buchseiten, lass die beiden Enden heraushängen.
- Verknote die Enden hinter dem Buchrücken.
- Ziehe mit einem Fingen an der Schnur und versuche, das Buch in Bewegung zu bringen. Was stellst du fest?
- Lege nun die Bleistifte nebeneinander (parallel mit einem kleinen Abstand zueinander) auf den Tisch.
- Lege das Buch mit der Schnur auf die Bleistifte, wie auf dem Foto.
- Ziehe an der Schnur. Was stellst du nun fest?
Schritt 3: Beobachtet was passiert
Lasse die SchülerInnen berichten, was sie nach Schritt 3, bzw. Schritt 6 beobachtet haben.
Sie werden feststellen, dass das Buch viel leichter zu bewegen ist, wenn es auf Rollen liegt. Durch ein minimales Ziehen bewegt sich das schwere Buch fast von allein.
Schritt 4: Erklärt das Ergebnis
Will man das Buch bewegen, muss man eine gewisse Kraft einsetzen. Je schwerer das Buch ist und je größer die Oberfläche des Buches ist, die den Tisch berührt, desto mehr Kraft braucht man, um es zu bewegen. Der Kraftaufwand muss die Reibung zwischen Buch und Tisch überwinden (Haftreibung und Gleitreibung, siehe Hintergrundwissen). Durch die Rollen wird die Kontaktfläche zwischen Buch und Tisch verringert und die Art des Widerstandes, der überwunden werden muss, ändert sich. Er wird kleiner (Rollreibung, siehe Hintergrundwissen). Umgekehrt sorgt die Reibung auch dafür, dass der Körper abgebremst wird. Steht das Buch direkt mit dem Tisch in Kontakt, wird seine Bewegung stark abgebremst, so dass es schnell wieder zum Stillstand kommt. Anders ist es bei dem Buch auf Rollen. Durch die geringere Kontaktfläche (den geringeren Widerstand) zwischen Tisch und Rollen und Rollen und Buch werden das Buch und die Rollen weniger abgebremst und bleiben länger in Bewegung.
Auch heute vereinfachen Rollen noch den Transport von schweren Gegenständen. Die SchülerInnen haben vielleicht schon das Rollenband bei der Gepäckkontrolle im Flughafen gesehen, oder die Rollen bei der Rückgabe der leeren Getränkekasten im Supermarkt. Auch im „Centre de Tri“ der Post in Bettemburg werden Rollenbänder genutzt, um menschliche Kraft zu schonen und um Gegenstände schneller verladen zu können.
Eine detailliertere Erklärung und weitere Infos findest Du in der Infobox "Hintergrundwissen" weiter unten.
Anmerkung: Du musst als LehrerIn nicht alle Antworten und Erklärungen bereits kennen. Es geht in dieser Rubrik „Ideen für den naturwissenschaftlichen Unterricht in der Grundschule“ vielmehr darum den SchülerInnen die wissenschaftliche Methode (Frage – Hypothese – Experiment – Beobachtung/Fazit) näher zu bringen, damit sie lernen diese selbstständig anzuwenden. Ihr könnt die Antwort(en)/Erklärung(en) in einem weiteren Schritt gemeinsam in Büchern, im Internet oder durch Experten-Befragung erarbeiten.
Oft werfen das Experiment und die Beobachtung (Schritt 2 & 3) neue Fragen auf. Nimm Dir die Zeit auf diese Fragen einzugehen und Schritt 2 und 3 mit Hinblick auf die neugewonnenen Erkenntnisse und mit anderen Variablen zu wiederholen.
Lade Dir diese Experimentbeschreibung als vollständigen Unterrichtsentwurf oder in Kurzfassung (ohne erweiterte Experimente, Ausflugsziele, und weitere zusätzliche Infos) als PDF Datei herunter.
Autoren: Marianne Schummer (script), Olivier Rodesch (script), scienceRELATIONS (Insa Gülzow)
Redaktion: Michèle Weber (FNR)
Konzept: Jean-Paul Bertemes (FNR), Michelle Schaltz (FNR); Joseph Rodesch (FNR), Yves Lahur (script)

Die Ausarbeitung dieser Rubrik wurde von science.lu in Kooperation mit dem Script (Service de Coordination de la Recherche et de l´Innovation pédagogiques et technologiques) durchgeführt.