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Homepage > Aktivitäten > Astronomie > Himmel, Erde, Universum > Eratosthenes > Projektphase 2 > Justierung

Die Begriffe "senkrecht" und "waagerecht" und die Justierung der Gnomone

Publikation: 26.10.2007
Lernstufe: 3
Dauer: 2 Vorbereitungsstunden von ca. 30 Min im Klassenraum; einige kurze Zeiteinheiten zur Justierung der Gnomone und für die anschließenden Messungen in einem sonnigen Raum oder an einer sonnenbeschienen Stelle im Freien.
Material: Für eine Gruppe von 4-5 Schüler/inne/n:
  • ein "normaler" Winkel
  • ein Rechteck aus Bristolpapier (um einen "doppelten" Winkel zu machen)
  • ein Lineal
  • ein Bleistift
  • eine Schere
  • der Millimeter-Messstreifen
  • eine Wasserwaage (eventuell aus eigener Herstellung)
  • ein Blatt Pauspapier für die neuen Messungen von Schattenlänge und -richtung
Herkunft: La main à la pâte, Paris. Originalversion: www.fondation-lamap.org/eratos

Ermittlung des Wissensstandes der Kinder

Mit dem Fragebogen haben Sie schon einen gewissen Überblick gewonnen, inwieweit den Kindern die Begriffe "senkrecht" und "waagerecht" geläufig sind (wir fügen hier "an einem gegebenen Ort" hinzu, denn Ihre Schüler/innen werden später sehen, dass zwei Senkrechte an zwei verschiedenen Orten auf der Erdoberfläche gar nicht parallel sind, ebenso wenig zwei Waagerechte).

Je nach Wissensstand (und der Ihnen noch verbleibenden Zeit) können Sie mit den Kindern auch ausführlicher über Senkrechte, Waagerechte und den Winkel zwischen diesen beiden Richtungen, den rechten Winkel arbeiten. Schauen Sie sich auch die Seite "Senkrechte und Waagerechte" an, dort steht unter anderem, wie man auf einfache Weise ein Senklot und eine Wasserwaage anfertigt und benutzt.

Die Schüler/innen sollten sich Zeit nehmen, sich mit einer Wasserwaage vertraut zu machen; mit einer Wasserwaage und einem Winkel lässt sich nämlich die Senkrechte bestimmen. Sie verstehen dann, dass sich die Gnomone am einfachsten justieren lassen, wenn man zuerst den Zahnstocher im rechten Winkel zur Unterlage anbringt, und anschließend letztere waagerecht positioniert: Dann steht der Zahnstocher automatisch genau senkrecht.

Justierung mit Hilfe eines Winkels

Zunächst wird ein neues Blatt Pauspapier auf der Unterlage befestigt. Um zu überprüfen, ob sie den Gnomon richtig aufgestellt haben, legen die Schüler/innen den Winkel auf die Unterlage und an dem Gnomon an. Sie stellen dabei in der Regel fest, dass der Gnomon auch dann noch geneigt sein kann, wenn er lediglich in einer der Messrichtungen im rechten Winkel zur Unterlage steht. Sie müssen den Winkel um den Zahnstocher herum verschieben, und mindestens an zwei oder drei anderen Stellen überprüfen, dass zwischen Zahnstocher und Unterlage ein rechter Winkel ist. Nur so können sie sicher sein, dass er wirklich senkrecht auf der Unterlage steht.

Abb. 4 zeigt, wie man aus einem 32 x 12 cm großen Rechteck aus Bristolpapier einen "doppelten Winkel" anfertigen kann, der ganz stabil ist und mit dem man den Gnomon verlässlich ausrichten kann. Die Basis des Rechtecks muss absolut geradlinig sein. Das Blatt muss sorgfältig "Kante auf Kante" gefaltet werden, und der Kniff mit dem Fingernagel glatt gestrichen werden.

Skizze zur Herstellung des 'doppelten Winkels'

Abb. 4: Herstellung eines "doppelten Winkels"

Man darf auch nicht vergessen, mit dem Messstreifen, z.B. aus Millimeterpapier, die einheitliche Höhe der Zahnstocher zu prüfen. (Lesen Sie vielleicht auch noch einmal die Zeilen vor dem Absatz Gegenüberstellung der neuen Ergebnisse mit den alten im Text der vorhergehenden Unterrichtseinheit.)

Justierung mit Hilfe einer Wasserwaage

Wenn der Gnomon genau senkrecht auf der Unterlage steht (von mehreren Seiten geprüft), brauchen die Schüler/innen letztere nur noch in die waagerechte Lage zu bringen und zwar mit nur einer Wasserwaage, die sie in verschiedene Richtungen auf die Unterlage legen, oder mit zwei Wasserwaagen, die wie der doppelte Winkel einen sehr stumpfen Winkel vor dem Gnomon bilden.

Skizze zur Kontrolle mit zwei Wasserwaagen, dass die Unterlage waagerecht ist

Abb. 5: Mit zwei Wasserwaagen kontrollieren, dass die Unterlage waagerecht ist

Neue Schattenaufnahmen

Voller Stolz auf ihre gut justierten Gnomone (die sie aber vor jeder Benutzung neu justieren bzw. überprüfen müssen, wenn das Gerät nicht an Ort und Stelle bleiben kann oder nicht überwacht wird), werden die Kinder neue Messungen vornehmen, und wir können wetten, dass die Ergebnisse jetzt ihren Erwartungen entsprechen, d.h. übereinstimmen!

Letzte Aktualisierung: 28.6.2013

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