Wie musst du die Klötze auf der oberen Fläche aufbauen, damit sie so weit wie möglich über die untere Fläche ragen ohne zu kippen?
WORUM GEHT ES?
Planen wie ein Architekt? Rechnen wie ein Statiker? Kein Problem. An dieser Station kann jeder seiner Kreativität und seinem Wissen freien Lauf lassen, um vier Bauklötze so übereinander zu stapeln, dass sie möglichst weit über den Abgrund ragen. Was wie ein einfaches Kinderspiel anmutet, kann auch ausgewachsene Bauingenieure ins Grübeln bringen!
WESHALB IST DAS SO?
Jeder Bauklotz liegt nur dann stabil auf der Unterlage, wenn sein Schwerpunkt oberhalb seiner Auflagenfläche liegt. Wenn man einen Klotz nimmt und ihn so weit über die Kante schiebt, dass sein Schwerpunkt über der Kante hinaus liegt, fällt er hinunter.
Wenn mehrere Bauklötze aufeinanderliegen, muss deren gemeinsamer Schwerpunkt über der Auflagefläche liegen, sonst kippt der Turm um. Bei diesem Experiment gibt es vier Bauklötze, die wir stapeln können. Dabei kommt es nicht darauf an, möglichst hoch zu stapeln, sondern einen Klotz möglichst weit über die Kante hinausragen zu lassen. Ein möglicher Weg (wir nennen ihn den „klassischen“) besteht darin, alle Klötze übereinander zu stapeln und quer an die Kante zu legen. Dann schiebt man den obersten Klotz bis kurz vor dem Kippen nach außen. Er ragt dann fast bis zu seiner Hälfte über die Kante hinaus. Dann schiebt man den zweit-obersten, dann den dritten, zuletzt den vierten so weit raus, bis alles kurz vor dem Kippen ist. Dann befindet sich der oberste ein wenig frei über dem Abgrund.
Weiter kommt man mit einer Konstruktion, die von großen Kränen bekannt ist. Dazu benutzt man zwei Klötze als Gegengewicht zu den über den Abgrund hinausragenden Klötzen, so wie jeder Kran ein großes Gegengewicht braucht, damit er beim Heben von Lasten nicht umfällt. Optimiert man diese Bauart schafft man ebenfalls etwas mehr als eine Klotzlänge über den Abgrund.
Am weitesten bringt man es, wenn man symmetrisch baut. Dazu legt man zunächst einen Klotz soweit über den Abgrund, dass er nicht herunterfällt. Als nächstes legt man zwei Bauklötze symmetrisch auf den ersten. Zuletzt legt man den vierten mittig auf die beiden Bausteine. Um die Konstruktion noch zu optimieren, muss man die beiden Steine in der in der mittleren Schicht in entgegengesetzter Richtung auseinander ziehen, bis der oberste Stein gerade noch die anderen Steine zusammenhält.
Jetzt kann man die ganze Konstruktion noch so drehen, dass eine Kante noch ca. 2 mm weiter über den Abgrund reicht. Damit ist die optimale Konstruktion erreicht, oder etwa doch nicht? Man könnte ja auch ganz unsystematisch und mehr spielerisch vorgehen. Dann schafft man es vielleicht doch noch etwas weiter hinaus …