Stempel Bionik - Im Versuchslabor der Natur

Geniale Techniken aus der Tier- und Pflanzenwelt erlernen
1. Auflage 2018
ISBN: 978-3-645-22430-7
Verlag: Franzis Verlag
Format: EPUB
Kopierschutz: 6 - ePub Watermark

E-Book, Deutsch, 144 Seiten

Reihe: FRANZIS young Explorer

Schwimmen wie ein Fisch, fliegen wie ein Vogel - wenn der Mensch Technik nach dem Vorbild der Natur entwickelt, spricht man von Bionik. Und technische Errungenschaften, die von der Natur inspiriert sind, sind zahllos: vom einfachen Klettverschluss über die Luftfahrt, die ohne den Samen- und Vogelflug nicht denkbar ist, bis hin zu modernsten ultrastabilen und leichten Baumaterialien. Mit diesem Buch und einigen zusätzlichen Materialien kannst du in 24 Experimenten dem Ideenreichtum der Natur nachspüren und deine eigenen Bionik-Projekte umsetzen. Dabei ziehst du Kapuzinerkresse, um den berühmten Lotuseffekt zu erkunden, untersuchst die effizienteste Fortbewegungsart im Tierreich und die geniale Flugweise von Pflanzensamen, sammelst Wasser wie der faszinierende Nebentrinkerkäfer und baust einen Kühlschrank nach dem Vorbild des Präriehund-Baus - um nur einige Beispiele zu nennen. Doch dieses Buch bietet noch mehr als aufregende Projekte. In einem zweiten Teil lernst du verschiedene Herangehensweisen und unterschiedliche Teilbereiche der Bionik kennen, sodass du mit diesem Wissen schließlich eigene Bionik-Projekte entwickeln kannst.

Der Autor: Ulrich Stempel ist ein erfahrener Sachbuchautor. Sein wichtigstes Anliegen in seinen zahlreichen Büchern ist es, Kinder, Jugendliche, aber auch Erwachsene dazu zu animieren, selbstbestimmt eigene Projekte umzusetzen. Daher gibt er stets eigene Erfahrungen weiter und regt dazu an, das Gelernte eigenständig weiterzuentwickeln.

Autoren/Hrsg.

Stempel, Ulrich E.

Leseproben

Teil 1
Oberflächen und ihre wundersamen Eigenschaften
Oberflächen wie deine Haut, die Blätter von Bäumen oder das Fell und Gefieder von Tieren hat die Natur für unterschiedliche Anwendung ganz speziell entwickelt. Je nachdem, welche Funktion erforderlich ist, gibt es völlig unterschiedliche Oberflächen und Eigenschaften. 1 Anhaften und loslösen: der Klettverschluss
Untersuche selbst, wie hoch die maximale Traglast eines Klettverschlusses ist. Dauer des Experiments: 30 Min. Das brauchst du: Klettbänder Hölzchen Nägelchen oder Heftzwecken Haken Schraubzwinge Draht Gewichte, wie z.B. Kieselsteine, Münzen Waage Anleitung Schritt 1: Nagele das Klettband auf Hölzchen oder fixiere es mit Heftzwecken. Schritt 2: Befestige das Hölzchen mit der Schraubzwinge an einer Tischkante (hast du keine Schraubzwinge zur Hand, kannst du diesen Schritt auch auslassen und das Hölzchen später selber halten oder jemanden darum bitten). Schritt 3: Bringe an das zweite Klettband mit Draht einen Haken an und drücke beide Klettbänder zusammen. Schritt 4: Hänge Gewichte an die Haken, steigere die Gewichte, bis sich das Klettband löst. Schritt 5: Nun kannst du mit einer Waage das maximale Gewicht wiegen, das dein Klettband getragen hat, bevor es sich löste. Hintergrund Der uns allen bekannte Klettverschluss ist auf die Beobachtung eines biologischen Phänomens zurückzuführen: des Anhaftens der Klettenfrüchte. Die Geschichte der Entdeckung des Schweizer Ingenieurs Georges de Mestral ist so einfach wie schlüssig. Mestral hatte beobachtet, wie die Samen der Klette im Fell seines Hundes hafteten. Daraus entwickelte er das Klettband, das zwei verschiedene Seiten hat: auf der einen Seite eine Art Fell, auf der anderen Seite eine Struktur mit vielen kleinen Häkchen wie bei den Klettensamen. Beides verhakt sich miteinander mit einer sehr hohen Haltekraft. Wenn du das Klettband unter ein Mikroskop legst, kannst du erkennen, wie ein einzelner Klett aussieht. Davon gibt es auf dem Klettband ganz viele nebeneinander. Das kann man damit machen Neben dem Klettverschluss gibt es weitere »haftende« Erfindungen, deren Vorbilder aus der Natur stammen, wie z. B. Autoreifen mit haftenden Profilen, die den Katzenpfoten abgeschaut wurden, und die Saugnäpfe, deren natürliches Vorbild die Kraken oder die Blutegeln sind. 2 So klebt die Natur
Wieso klebt der Ballon an der Decke, und was hat das mit dem Gecko zu tun? Dauer des Experiments: 10 Min. Das brauchst du: Luftballon Wollpullover oder Wolldecke Wäscheklammer Das Experiment Schritt 1: Nimm den Luftballon, blase ihn auf und verknote ihn. Schritt 2: Reibe den aufgeblasenen Luftballon an einem Wollpullover oder einem Mikrofasertuch. Schritt 3: »Klebe« den so aktivierten Ballon an deine Haare oder an die Zimmerdecke. Hintergrund Beim Rubbeln des Luftballons an Wolle wird die elektrische Ladung getrennt. Die Ladung am Ballon ist negativ, die an der Wolle positiv. Gelangt der Ballon nun zu den elektrisch neutralen Haaren oder zur Zimmerdecke, bleibt die positive Ladung übrig, und der Ballon haftet. Positive und negative Ladungen ziehen sich an. Geckos etwa können an senkrechten Glasflächen hochlaufen und kopfüber an der Decke sitzen, wie angeklebt. Doch die Superklebekräfte funktionieren ganz anders, als man in der Vergangenheit annahm. Bisher gingen die Wissenschaftler bei ihrer Geckoklebetheorie davon aus, dass es bei eng aufeinanderliegenden Flächen, so die behaarten Geckofüßchen und die Glaswand, zur Klebewirkung kommt (sogenannte Van-der-Waals-Kräfte). Neuere Forschungen zeigen aber, dass – ganz wie bei deinem Luftballon – vor allem elektrostatische Ladungen dafür verantwortlich sind, dass Geckos an der Decke haften. Saugnapf mit Haken Und das kann man damit machen Die aktuellen Forschungsergebnisse sind vor allem für die Entwicklung und die Weiterentwicklung von trockenen Industrie- und Medizinklebern sehr interessant. Da die Forschungen mit den Geckofüßen noch sehr jung sind, gibt es aktuell noch nicht so viele praktische Umsetzungsbeispiele. 3 Die Selbstreinigung
Hast du schon mal vom Lotuseffekt gehört? Hier erforschst du ihn zwar nicht an einem Lotusblatt, aber anhand der Kapuzinerkresse. Dauer des Experiments: hängt davon ab, ob du die Pflanzen selbst ziehst oder gleich mit den Pflanzen starten kannst. Das Experiment selbst: 10 Min. Das brauchst du: Kapuzinerkresse oder ihre Samen Es gehen auch folgende Pflanzenblätter: Weihnachtssterne, Seerosenblätter (Lotusblatt), Frauenmantel. Pipette eine kleine Schüssel mit Wasser Kapuzinerkresse aussäen Schritt 1: Nimm eine Schale mit Gartenerde und drücke die Samen in mehreren Reihen in die Erde. Die Samen der Kapuzinerkresse keimen nicht immer zuverlässig, deshalb braucht es etwas Geduld und mehr Samen, als du Pflanzen haben möchtest. Schritt 2: Halte die Erde immer gut feucht. Stell die Aussaatschale aufs Fensterbrett, denn die Keimlinge mögen es sonnig Für die Anzucht ist das Frühjahr eine gute Zeit, z. B. Anfang März oder April. Schritt 3: Die Jungpflanzen kannst du ab Mitte Mai in einen Blumenkasten oder in einen Topf umpflanzen, am besten wachsen die kleinen Pflanzen, wenn du sie direkt in den Garten pflanzt. Kapuzinerkresse liebt sonnige bis halb schattige Plätze und blüht ab Juni bis zum ersten Frost. Die Blüten sehen schön aus und schmecken sehr gut im Salat! Das Experiment Schritt 1: Wähle für die Experimente mehrere Pflanzenblätter. Schritt 2: Gib mit der Pipette Wasser auf verschiedene Oberflächen, z. B. auf ein Papier, ein unlackiertes Sperrholz und auf verschiedene Blätter, natürlich auch auf das Blatt der Kapuzinerkresse. Beobachte, wie sich das Wasser auf den verschiedenen Oberflächen verhält. Schritt 3: Gib etwas Schmutz auf die Blattoberfläche, z. B. Mehl oder Staub. Irre, wie sich der Wassertropfen auf dem Blatt zusammenrollt. Schritt 4: Gib mit der Pipette einen Wassertropfen auf das eingestaubte Blatt. Wenn das Blatt nicht ganz waagerecht ist, rollt der Tropfen sofort herunter und nimmt den Schmutz mit. Hintergrund Fällt ein Wassertropfen auf die Oberfläche von Blättern, z. B. auf ein Kapuzinerkresseblatt, perlt der Wassertropfen ab, ohne sich auf dem Blatt zu verteilen. Und nicht nur das: Der Tropfen nimmt den auf dem Blatt befindlichen Schmutz einfach mit. Fällt ein Wassertropfen hingegen auf eine normale Oberfläche wie z. B. Papier oder Holz, verläuft er. Spezielle Blattoberflächen haben eine sogenannte...