Wie Wolkenkratzer gebaut werden
Lehrer-Toolbox
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Der Zweck dieses Abschnitts
Dieser Anwendungsabschnitt hilft Schülern durch die Analyse von Wolkenkratzern zu verstehen, wie Strukturstabilität in der realen Welt angewendet wird. Die Fragen auf dieser Seite können in der Gruppe untersucht werden, indem man eine Klassendiskussion moderiert oder die Schüler ihre Ideen einzeln in ihre technischen Notizbücher schreiben lässt. Dies kann als summative Beurteilung, beispielsweise als Hausaufgabe oder formative Beurteilung im Unterricht, verwendet werden. Klicken Sie hier (Google Doc/.docx/.pdf) für die Rubrik „Einzelnes technisches Notizbuch“ und hier (Google Doc/.docx/.pdf) für die Rubrik „Zusammenarbeit“. Der Abschnitt „Diskussion motivieren“ enthält Fragen, die die Schüler zum Nachdenken über den Nutzen der Strukturstabilität anregen sollen.
Kraft und Form sind wichtig
Der Anblick von Gebäuden, die hoch genug sind, um durch die Wolken zu ragen, ist beeindruckend. Mit der Weiterentwicklung der Technologie bauen die Menschen immer höhere Wolkenkratzer als je zuvor.
Um hohe Gebäude zu bauen, muss man die Schwerkraft überwinden. Die frühen Menschen verwendeten sehr schwere Materialien wie Stein, um stabile Gebäude zu errichten. Allerdings können Steingebäude keine Wolkenkratzer sein, da die Struktur ein so hohes Gewicht nicht tragen kann. Erfindungen wie Stahl und Beton sowie Techniken zu deren gemeinsamer Verwendung in Gebäudefundamenten ermöglichen es Gebäuden, Wolkenkratzerhöhen zu erreichen.
Auch die Form des Gebäudes spielt eine Rolle. Auf dem Bild ist gut zu erkennen, dass die Gebäude oben nie breiter sind als unten. Das Fundament eines Gebäudes muss das Gewicht tragen und gleichzeitig im Gleichgewicht bleiben. Naturkatastrophen wie Wind und Erdbeben könnten dazu führen, dass das Gebäude schwankt. Gebäude, deren Spitze breiter als ihre Basis ist, könnten umkippen! Sie müssen robust und stabil sein, um lange aufrecht stehen zu können.
Diskussion anregen
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Wolkenkratzer
Wolkenkratzer sind in den meisten Großstädten zu sehen und stellen außergewöhnliche Meisterwerke der Architektur dar. Fordern Sie Ihre Schüler auf, zu diskutieren, warum die Stabilität eines Wolkenkratzers wichtig ist.
F: Welche Faktoren können die Instabilität eines Wolkenkratzers verursachen?
A: Mögliche Antworten können die Form, das Gewicht (Materialien) und die Festigkeit (Verstärkung) des Wolkenkratzers sein.
F: Beschreiben Sie die Form von Wolkenkratzern, die Sie persönlich oder auf Bildern gesehen haben.
A: Mögliche Antworten können eine Pyramide, ein Rechteck und ein Quadrat sein. Die Schüler sollten erkennen können, dass die Spitze des Wolkenkratzers nicht breiter als die Unterseite sein darf, da er sonst instabil (kopflastig) werden und umfallen könnte.
F: Gibt es Regeln dafür, wie hoch ein Wolkenkratzer sein darf?
A: Die Regeln sind je nach Staat und Land unterschiedlich. Es gibt jedoch einige Regeln für die Höhe von Wolkenkratzern, damit diese den Flugverkehr und die Flugrouten nicht beeinträchtigen. Ein weiterer zu berücksichtigender Punkt ist, dass sich extrem hohe Wolkenkratzer für Bauträger möglicherweise nicht lohnen.