Arbeitsblatt: Bau einer Pendeluhr

Jetzt hat‘s zwölf Uhr geschlagen! Zeit ist ein Begriff, den man nicht anfassen, nicht sehen, nicht essen kann. Und trotzdem existiert die Zeit! Zeit wird in verschiedenen Grössen angegeben. Du kennst sie: Jahre, Monate, Tage, Stunde, Minuten, Sekunden. Zeit wird verschiedentlich empfunden: Mal kommt sie uns lang vor, dann vergeht sie wieder wie im Flug. Für dich sind 100 Jahre eine sehr lange Zeit, für die Eintagsfliege bedeuten 24 Stunden ein ganzes Leben! Wir wollen uns deshalb mit der Zeitmessung etwas genauer befassen. Die Zeit rennt mir davon! Arbeitsauftrag: Ihr seid gewiefte Forscherinnen. Schon lange habt ihr euch vorgenommen, die ständig verrinnende Zeit irgendwie zu messen. Aber wie? Denkt an das Beispiel der Sanduhr! a) versucht, eine solche nachzubauen! Gelingt es euch auch, mit b) Wasser und verschiedenen Gefässen c) mit Kerzen und diversen anderen Werkstoffen eine Vorrichtung zu bauen, welche die Zeit messen kann? Wer weiss, vielleicht erfindet ihr sogar einen Wecker! Die Ideen müssen von euch stammen, euer Lehrer hilft euch jedoch bei der Realisation (Verwirklichung) und bei technischen Problemen. Als Materialien stehen euch zur Verfügung: Blechdosen, Glasbehälter, Kerzen, Holz– und Plexiglasabschnitte, Klebband, Faden und Schnüre usw. Alles klar? Achtung, fertig, LOS! Jetzt hat‘s zwölf Uhr geschlagen! Zeit ist ein Begriff, den man nicht anfassen, nicht sehen, nicht essen kann. Und trotzdem existiert die Zeit! Zeit wird in verschiedenen Grössen angegeben. Du kennst sie: Jahre, Monate, Tage, Stunde, Minuten, Sekunden. Zeit wird verschiedentlich empfunden: Mal kommt sie uns lang vor, dann vergeht sie wieder wie im Flug. Für dich sind 100 Jahre eine sehr lange Zeit, für die Eintagsfliege bedeuten 24 Stunden ein ganzes Leben! Wir wollen uns deshalb mit der Zeitmessung etwas genauer befassen. Die Zeit rennt mir davon! Arbeitsauftrag: Ihr seid gewiefte Forscherinnen. Schon lange habt ihr euch vorgenommen, die ständig verrinnende Zeit irgendwie zu messen. Aber wie? Denkt an das Beispiel der Sanduhr! a) versucht, eine solche nachzubauen! Gelingt es euch auch, mit b) Wasser und verschiedenen Gefässen c) mit Kerzen und diversen anderen Werkstoffen eine Vorrichtung zu bauen, welche die Zeit messen kann? Wer weiss, vielleicht erfindet ihr sogar einen Wecker! Die Ideen müssen von euch stammen, euer Lehrer hilft euch jedoch bei der Realisation (Verwirklichung) und bei technischen Problemen. Als Materialien stehen euch zur Verfügung: Blechdosen, Glasbehälter, Kerzen, Holz– und Plexiglasabschnitte, Klebband, Faden und Schnüre usw. Alles klar? Achtung, fertig, LOS! -6– Je nach Lage und Art der Pupillen, entstehen ganz verschiedene Ausdrucksweisen Schlussendlich wird noch das Schwanzteil mittels Reisszwecken und Klebstoff am Pendel befestigt. Achtung! Das Pendel muss später frei schwingen können!! Nach dem Trocknen wird das Katzengesicht mit der Rückseite nach oben vorsichtig auf die Werkbank gelegt. Damit die Augen und das vorstehende Uhrwerk nicht beschädigt werden, unterlegt man allenfalls mit Holzklötzchen. Im nächsten Arbeitsschritt werden die restlichen Gehäuseteile C, und aufgeleimt. Die Lage haben wir vorgängig ja markiert. Mit Schraubzwingen werden diese bis zur Trocknung fixiert. Auch hier empfiehlt sich Partnerarbeit! Danach können noch die beiden Pfoten an die Seitenteile geleimt werden. Der Schwanz muss frei pendeln können! Die Styroteile wurden mit einem Styroporkleber auf die Holzteile aufgeleimt. Es eignen sich auch Holzleim oder Araldit. Lösungsmittelhaltige Klebstoffe sind hingegen ungeeignet, da sie das Styropor angreifen! Zeiger montieren und Uhr einstellen. Als letzter Schritt werden nun noch die Zeiger vorsichtig aufgepresst (Zuerst der Stunden- dann der Minuten- und schlussendlich der Sekundenzeiger). Am besten drückt man die Zeiger in der Position „12 Uhr, 0 Minuten, 0 Sekunden auf. Nach dem Einsetzen der 1.5 Volt-Zelle richtet man die Uhr mit dem sich neben dem Pendel befindenden Rändelrad. Zum Richten keinesfalls an den Zeigern drehen! Dann gibt man dem Pendel einen leichten Schubs, sodass es ins Schwingen kommt. Funktioniert auch dies, kann die Rückwand mit den vier Schrauben befestigt werden. Achtung: Sollte das Pendel nicht schwenken, liegt dies meist an der Lage der Uhr! Eventuell kann Abhilfe geschaffen werden, indem – je nachdem – vorne bei den Pfötchen oder hinten etwas unterlegt wird. Montiert man auf der Rückseite des Uhrwerkkastens eine Aufhängeöse, kann die Uhr auch an der Wand befestigt werden. by Himself, Februar 2004 -5– Jetzt werden von der Perlonschnur zwei Stücke mit je 25 cm Länge abgeschnitten und gemäss der Anleitung zu einer Schlinge verknotet. Die Kinder zur Geduld auffordern! Ev. Pinzette oder Spitzzange zu Hilfe nehmen! Abbildung Links: Nachdem das PVC-Scheibchen und das Auge auf die Nylonschnur aufgezogen worden sind, kann die Schlaufe auf dem Hölzchen mittels Reissnagel fixiert werden (schwarzer Reissnagel). Dabei muss der Reissnagel so platziert wird, dass der Augapfel in die Mitte der Bohrung zu liegen kommt. Nun wird zur Umlenkung des Fadens ein weiterer Reissnagel (grün) ins Hölzchen eingepresst. mit einem dritten Reissnagel schlussendlich wird die Aufhängevorrichtung angespannt und festgemacht. Genauso verfährt man mit dem anderen Auge. Auf der rechten Abbildung erkennt man die montierten Augäpfel. Als nächstes wird der Schweissdraht Ø 1 mm halbiert und mittels Rundzange gemäss der 1:1 – Abbildung gebogen. Nylonschnur verläuft in schönem Bogen Nach entsprechendem Ausrichten der Augen werden die beiden Häkchen vorsichtig in die Kugeln gestossen. Mit dem Rest der Nylonschnur werden die Augäpfel mit dem Pendel verbunden. Falls dies bis jetzt noch nicht geschehen, muss die Uhrwerkseinheit nun aufgeklebt werden. Die beschriebene Arbeit erfordert von den Kindern Geduld und eine ruhige Hand. Ev. zur Partnerarbeit ermuntern! Das Zuklemmen der Haken erweist sich als schwierig! Ich habe diese deshalb mittels schnell abbindenden 2-Komponentenleims fixiert. Auch der Nylonfaden wurde mit Araldit an die Häkchen geklebt! Tipp: Wird der Zweikomponentenleim mit einem Heissluftföhn kurz „angeheizt, bindet er innert kürzester Zeit ab! -4– Die Pendelvorrichtung (Teile und M) Das 4 cm lange Holzleistchen leicht konisch zuschleifen, sodass es mit Alleskleber in das Pendel geklebt werden kann. Vorsicht beim Fixieren! Ist der Klebstoff trocken, gehts wie folgt weiter Mittels Schraubstock und Nadelfeile wird in die Leiste (10 0.5 0.5 cm) eine Kerbe herausgearbeitet. Das Hölzchen wird nachher auf den Teil geklebt und vorsichtig und mit Gefühl bis zum Austrocknen des Klebstoffes fixiert. Die Augen aus Styropor: Zuerst werden die Teile und auf die Rückseite des Gesichtsteiles geklebt. Deren Lage haben wir vorgängig ja durchgekörnert. Während der Leim trocknet, bemalen wir die beiden Styroporaugen sowie die Pfötchen. In die beiden Augen wird zuerst ein Loch gebohrt. Entgegen den Angaben des Hersteller empfehle ich eine Bohrung von nur 3 mm! Damit der Styropor beim Bohren nicht ausreisst, sollte mit hoher Drehzahl gebohrt werden! Die Pfötchen werden aus der dritten Kugel hergestellt. Diese kann entweder mit einem Japanmesser (Klinge voll ausfahren) oder aber mit einer Thermosäge halbiert und zugeschnitten werden. Danach werden die beiden Styropfoten auf die Holzteile geklebt. Achtung! Zur Bemalung sollten nur Acryl- oder Wasserfarben verwendet werden. Nitrohaltige Lacke zerstören das Styropor! Mit einem Rundlocheisen Ø 10 mm können die beiden PVC-Scheibchen exakt aus dem Plastikstreifen herausgestanzt werden. -3– Die späteren Lageorte der hinteren Aufbauten können auf dem „Zifferblatt mittels Durchstechen (Ahle) übertragen werden. Auch die 3 mm – Bohrungen für die Befestigung der Rückwand werden durchgestochen. Teile beschriften, bohren und aussägen Es empfiehlt sich, zuerst nur die beiden Kopfteile- sowie den Schwanz auszusägen und zu bemalen. Während der Trockenzeit können dann die anderen Bestandteile hergestellt werden. Die abgebildete Pendeluhr wurde schwarz gebeizt und anschliessend schabloniert. Anhand des ausgesägten Holzteils wurde zuerst eine Kartonschablone hergestellt (links). Dann wurde diese exakt auf das vorgängig schwarz gebeizte Gesicht gepresst und mit dem Schablonierpinsel und Acrylfarbe die Fellstrukturen getupft (Mitte). Rechts sieht man das fertige Ergebnis. Achtung: Nur sehr wenig (und „trockene) Farbe auf den Pinsel nehmen, da diese andernfalls verläuft und verschmiert!! Schablone vorsichtig entfernen! Während die Farbe trocknet, können nun die anderen Teile bis gemäss Plänen und Angaben hergestellt werden. Das Uhrwerk aufschrauben (Holzplättchen F) So wird das Uhrwerk montiert: Das beigelegte Gummirondell wird auf das Uhrwerk gelegt. Dann das Gewinde durch die Bohrung schieben und vorne mittels UScheibe und Mutter fixieren. Mit dem Aufkleben dieser Einheit auf den Kopfteil noch zuwarten, bis die Rollaugen erstellt wurden! -2– F F Holzteile verschleifen und genau verleimen (Schraubzwingen!) Exaktes Einmessen von Bohrlöchern und entsprechendes Bohren (Tischbohrmaschine) Baupläne und Explosionszeichnungen lesen Einen Mechanismus von der Funktion her verstehen und begreifen Fakultativ: Beizen oder malen, tiefgrundieren und lackieren von Holzteilen (Malschablonen) 3. Allgemeines Vorgehen Grundsätzlich ist die illustrierte Bauanleitung gut verständlich verfasst, unterstützt durch 1:1 Pläne und Explosionszeichnungen. Als hilfereiche Ergänzungen sind meine Anmerkungen zu verstehen: Diese sind während des Baus eines solchen Modells entstanden und geben meine Erfahrungen wieder. Spezielle Tipps sollen die weniger erfahrene Werklehrperson, aber auch die Schüler vor Misserfolgen bewahren. Zuerst die do-IT-Bauanleitung genau lesen und die Pläne und Explosionszeichnungen studieren. Gleichzeitig diese Tipps konsultieren, welche jeweils unter dem gleichen Titel figurieren. Erst wenn ein Schritt ganz klar ist, mit dem Bau des jeweiligen Abschnittes beginnen! Es empfiehlt sich, als Lehrperson zuerst selber eine Uhr zu bauen, um eigene Erfahrungen zu sammeln. Den Bausatz zuerst auf Vollständigkeit kontrollieren! Insbesondere die Funktion des Pendeluhrwerks prüfen (Batterie 1.5 nötig!). 4. Bau Die Schablonen – Formen übertragen Bohrungen Das beschriebene Verfahren des Übertragens scheint etwas laienhaft. Alternative: Die Schablonenrückseite mit flach gehaltenem Bleistift kräftig einfärben. Wird die Vorlage gegen eine Glasscheibe gehalten, so schimmert die Zeichnung durch das Papier hindurch und wir ersparen uns Zeit und Grafit. Danach werden die Konturen der Grundform sauber ausgeschnitten und mittels transparenten Klebebands auf dem Holz fixiert. Die zu sägenden Konturen werden nun mit Kugelschreiber oder hartem Bleistift „durchgepaust. Nach dem Entfernen der Schablone erscheinen die Linien gut sichtbar. Als eine elegantere Lösung bietet sich an, die Grundform der Originalvorlage (ev. fotokopieren) mit dem Japanmesser exakt auszuschneiden und auf das Holz aufzukleben. Danach kann direkt der Zeichnung nach ausgesägt werden. Zuerst die entsprechenden Holzbrettchen mit Malerabdeckband bekleben und die ausgeschnittene Vorlage z.B. mittels Pritt-Stift aufkleben. Warten, bis der Klebstoff einigermassen trocken ist, damit das feuchte Papier beim Sägen nicht aufgerissen wird. Nach dem Aussägen und Verschleifen der Holzkanten können die Vorlagen dank des Abdeckbandes problemlos wieder vom Holz getrennt werden. Auf dem Bild sind die Bohrungen für Augen und Uhrwerk bereits vorgenommen. Pendeluhr „Molly Bestellnummer 200.618, www.aduis.ch Modifiziert von Andreas Merz, Muotastrasse 9, 6440 Brunnen www.gebrauchsanleitung.eu Ergänzende Hinweise zur Bauanleitung 1. Beschrieb Eine sehr dekorative Pendeluhr. Die Katze bewegt ihre grossen Kulleraugen im Pendelrhytmus nach links und rechts. Der Mechanismus dazu ist auch von 5. bis 6.Klässlern herstellbar. 2. Instrumentelle Lernziele Genaues Einmessen und Zusägen von Holzleisten und –platten, teilweise nach Schablonenvorgaben Abbildungen 1: einfache Kerzenuhren mit Alarmvorrichtungen Abbildungen 2: Diverse Sanduhren aus alten Glasröhrchen. Ein Modell war in seiner Hängevorrichtung sogar frei drehend aufgehängt! Die Sechstklässlerinnen waren mit Eifer am Tüfteln! Abbildungen 3: Fertige, mollige Uhren der Mädchen. Die Bemalung erfolgte mittels Beizen. Eine Kartonschablone wurde für die Fellstrukturen erstellt. Mittels Schablonierpinsel wurde daraufhin die Acrylfarbe auf die gebeizte Holzfläche aufgetupft. Rev. by himself, Mai 2008 Ich gebe mir meine Werkunterrichts-Note Objekt: Pendeluhr „Molly Datum: Name Klasse: . Kriterien 1. Arbeitsverhalten: Rennauto Meine Note: Ich habe mich bemüht, alle Anweisungen und Anregungen des Lehrers zu befolgen. Ich habe zügig gearbeitet und andere nicht von der Arbeit abgelenkt. Mit Problemen bin ich nicht gleich zum Lehrer gerannt, sondern habe zuerst selber versucht, eine Lösung meines Problems zu finden. Ich habe mich nicht immer mit dem erstbesten Resultat zufrieden gegeben. 2. Genauigkeit: Meine Note: Die Teile meiner Uhr sind sauber ausgesägt und verschliffen. Alle Klebestellen halten. 3. Funktion: Meine Note: Meine Uhr funktioniert: Pendel und Augen bewegen sich. Die Zeit habe ich richtig justiert. 4. Farbe und Originalität: Meine Note: Meine Pendeluhr habe ich originell bemalt. Mit eigenen (nicht nachgeahmten!) Ideen habe ich meine Uhr zu etwas Besonderem gemacht. 5. Ordnung am Arbeitsplatz: Meine Note: Ich halte Ordnung an meinem Arbeitsplatz (Werkzeuge!). Am Schluss der Stunde helfe ich ohne ständige Mahnung des Lehrers beim Aufräumen mit. Summe der Einzelnoten: :5 Vielleicht bekommst du jetzt eine ungerade Zahl. Du musst also deine Note auf- oder abrunden. Meine Zeugnisnote lautet: .