Bau des Eratosthenes-Gnomons
| Publikation: | 27.10.2007 |
| Lernstufe: | 3 |
| Dauer: | Eine oder zwei Unterrichtsstunden für den Bau und die Justierung des Gnomons, zuerst im Klassenraum, dann an einem von der Sonne beschienenen Ort. |
| Material: |
Für die gesamte Klasse:
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| Herkunft: | La main à la pâte, Paris. Originalversion: www.fondation-lamap.org/eratos |
Abstimmung
In einer gemeinsamen Besprechung werden die einzelnen Schritte für den Bau des Eratosthenes-Gnomons geplant und schriftlich festgehalten. Unter Berücksichtigung der rein materiellen Randbedingungen (wie die Größe der Unterlage, die nicht größer als 1 m2 sein sollte) wird jeder seine Ideen zu der Fragestellung anbringen können.
Da der Schatten erfahrungsgemäß zur Spitze hin immer verschwommener wird, tendieren einige Schüler zu einem ziemlich kurzen Stab, eine Länge von 15 cm erscheint ihnen vernünftig. Andere sind dagegen weniger bescheiden. Im Hinblick darauf, dass die Schattenlänge bis zum 21. Juni (auf der Nordhalbkugel) immer kürzer wird (auf der Südhalbkugel ist es umgekehrt) hätten sie gern ein etwas größeres Instrument, schon allein um es wie ein kleines Totem schmücken zu können. Sie schlagen ohne zu zögern eine Höhe von 30 cm vor.
Vielleicht kann man sich ja auf einen 10-20 cm hohen Gnomon einigen, der einen zylindrischen Querschnitt von geringem Durchmesser und ein flaches Ende hat, und der auf einer 60 cm×40 cm großen Unterlage befestigt ist. In manchen Breitengraden sollte man darauf achten, dass Metallstäbe sehr heiß werden und sich ausdehnen können, wenn sie sehr lange der Sonne ausgesetzt werden.
Bau des Gnomons
Da die Schüler diese Art von Arbeit inzwischen schon sehr gut
beherrschen und sich vor lauter originellen Einfällen kaum retten können
(die vor ihrer Ausführung jedoch sorgfältig geprüft werden sollten),
wollen wir uns zu diesem Thema nicht weiter äußern. Dagegen sollte
bei der Unterlage einiges beachtet werden:
Sie sollte nicht angemalt werden, um zu verhindern, dass sich ihre
Oberfläche wellt. Auch sollte man auf Verzierungen verzichten, die
die Messungen der Schattenlänge behindern könnten. Beachten Sie bei
der Auswahl des Materials, dass Sie keins verwenden, das sich ausdehnt
und/oder verformt, wenn zum Beispiel zum Messzeitpunkt Temperaturen
von 30°C und mehr herrschen. Damit die Messungen verlässlich sind, darf
sich die Unterlage auf keinen Fall wellen, sie muss absolut eben bleiben.
Ausrichtung und Justierung
Was die Ausrichtung und die waagerechte Justierung der Unterlage sowie die Vertikalität des Gnomons angeht, verweisen wir auf den Abschnitt "Die Begriffe senkrecht und waagerecht und die Justierung der Gnomone" in der Projektphase 2. Es versteht sich von selbst, dass diese drei Arbeitsschritte mit der größten Sorgfalt ausgeführt und gegebenenfalls vor jeder Messung der Schattenlänge wiederholt werden müssen.
Bericht von Herrn Pouyet von der Schule in Rocquigny über die Anfertigung des Gnomons (2001)
Jedes Kind hat zunächst einen eigenen Gnomon angefertigt: eine Platte aus dicker Pappe mit einem Stab (Stöckchen, lange Zahnstocher). Damit haben sie die ersten – wenig verlässlichen – Messungen der Schattenlänge gemacht. Sie haben sehr schnell gemerkt, dass diverse Parameter (Waagerechte und Senkrechte) beachtet werden müssen.
Unser gemeinsam angefertigter Gnomon bestand schließlich aus:
- einer 2 cm dicken und 50 cm×30 cm großen Sperrholzplatte mit einem Loch an einer der Längsseiten;
- einem 15 cm langen Stab mit Gewinde am Ende, der mit Mutter und Kontermutter senkrecht auf der Platte befestigt wurde.
Wir haben den Gnomon an einer – zur Mittagszeit – sonnigen Stelle des Schulhofs installiert und haben mit einer Wasserwaage überprüft, dass die Unterlage waagerecht war. Alle unsere Messungen wurden immer an der gleichen Stelle durchgeführt. Bei einer Messung haben wir den Schatten des Gnomons auf der Holzplatte nachgezeichnet und haben seine Länge gemessen. Zurück im Klassenraum haben die Kinder das Dreieck aus Sonnenstrahlen, Gnomon und Gnomonschatten auf Millimeterpapier im Maßstab 1:2 übertragen. Aus der Zeichnung wurde der Winkel bestimmt. Die ganze Prozedur dauerte kaum länger als 10 Minuten.
Letzte Aktualisierung: 25.1.2022
