Versuchsüberblick

Geben Sie den Kindern eine normale Rundlaterne in die Hände und machen Sie sie darauf aufmerksam, dass diese ziemlich empfindlich ist: Der Papierzylinder ist schnell eingedrückt und die Laterne lädiert. Schade, runde Laternen sehen zwar schön aus, besonders viel aushalten können sie aber nicht.

Der Versuch beginnt

Drucken Sie die Vorlage auf normales Papier oder Transparentpapier aus. Sie können auch transparentes Butterbrotpapier von der Rolle auf DIN-A4-Größe zuschneiden (21 cm x 30 cm).

Als Erstes werden die einzelnen Dreiecke verschieden farbig ausgemalt. Dann beginnt das Falten. Das ist zwar ganz einfach, aber die jüngeren Kinder brauchen etwas Hilfe.

An den durchgezogenen Linien wird das Papier eingeschnitten. Die gestreifte Ecke wird ausgeschnitten. An allen gestrichelten Linien wird das Papier nach hinten gefaltet – im wahrsten Sinne des Wortes kreuz und quer.

Alle Knicke werden wieder zurückgebogen. Mein Tipp: Am einfachsten lässt sich knicken, wenn die Linien vorher mit einem Kugelschreiber – am besten mit einem leerem – nachgefahren werden. Dann knickt sich das Papier bereitwillig wie von selbst.

So geht es weiter

Links, wo das Blatt gepunktet ist, Klebstoff aufbringen und damit rechtes und linkes Ende zusammenkleben. Das Blatt wird also quer zu einem Viereck zusammengeklebt. Die vier Laschen unten werden wie bei einem Pappkarton zusammengeklebt.

Zum Schluss bekommt die Laterne noch ihre markante Form. Dazu wird sie auf den Tisch gestellt und die waagerechten Linien werden vorsichtig nach innen gedrückt. Sie springen fast von alleine in die gewünschte Richtung, während sich die Kreuze nach vorne wölben.

Und das passiert

Das Ergebnis ist eine Laterne mit Ecken und Kanten. Das Tolle an ihr ist, dass sie wesentlich stabiler ist als eine Laterne, bei der das Papier einfach nur rundgebogen wurde. Diese Laterne ist dank ihrer Knicke ziemlich stabil, denn sie verleihen ihr Festigkeit.

Der Hintergrund

Knicke machen Dinge stabiler. Denn die Laternenhülle ist jetzt nicht mehr glatt, sondern nach innen und außen gewölbt. Dadurch werden die Kräfte anders abgeleitet, wenn etwa jemand darauf drückt.

Bei der normalen Rundlaterne kann das Papier nur nach hinten ausweichen, wenn von vorne drauf gedrückt wird. Bei der Knick-Laterne wird die Kraft seitlich abgeleitet, nach oben, unten, rechts und links. Das kann man sehen, wenn man auf eines der Kreuze drückt. Dann bewegt sich die gesamte Laterne und fängt den Druck ab.

Deshalb ist es interessant

• Sobald ein Knick im Papier ist, ist es nicht mehr flach. Dadurch wird es stabiler. Ein gutes Beispiel dafür ist Wellpappe.
• Knicke entstehen nicht nur, wenn Papier irgendwie zerknüllt wird. Wenn man sie bewusst und geschickt einsetzt, kann man dünne Materialien dadurch stabiler machen.
• Das geht sogar bei Blech, also Metall. Neuartige Waschmaschinen besitzen eine Waschtrommel mit Wabenstruktur. Auch das sind feine Knicke im Metallblech, die es stabilisieren. Dadurch kann das Blech dünner und die Trommel leichter sein. Das spart Energie bei Herstellung und Betrieb ebenso wie Material, also Rohstoff.

Für den Hinterkopf

Die erwähnten Waschmaschinentrommeln besitzen eine so genannte Wölbstruktur. Erfunden hat sie der Wissenschaftler Frank Mirtsch. Das geschah – wie so oft in der Wissenschaft – rein zufällig, als ihm ein Versuchsaufbau kaputt ging. Dabei entdeckte Mirtsch bei einem Blechzylinder wabenförmige Sechsecke, die sich dort von selbst im Blech gebildet hatten. Er entwickelte auf eigene Faust und in jahrelanger Arbeit eine Technik, diese Waben künstlich in Blechen zu erzeugen, und nannte es "Wölbstruktur".

Heute werden Wölbstrukturen nicht nur in Waschmaschinentrommeln verwendet, sondern auch in Autos, Klimaanlagen und Lampen. Das sieht nicht nur schick aus, sondern spart Material und damit Rohstoffe. Das wiederum schont die Umwelt – auch für unsere Kinder.

Die Wölbstruktur ist ein gutes Beispiel für Bionik, wo natürliche Vorgänge technisch genutzt werden - siehe auch die Experimente Sauber, sauber – der Lotus-Effekt und Putzig, putzig – der Lotus-Effekt.

Tipp

Wenn die Kinder einfach ein Blatt Papier zerknüllen, werden sie merken, dass das immer mehr Kraft kostet, je kleiner die zerknüllte Papierkugel ist. Das liegt an den Knicken im Papier, die es festigen. Damit "wehrt" sich das Papier gegen das Zerknüllen.

Auch die käuflichen Faltlaternen aus Papier – typisch ist etwa das "Mondgesicht" – nutzen Falten im Papier. Zum einen, um die Laterne sehr kompakt zusammenlegen zu können, dann nimmt sie kaum Platz weg. Sie lässt sich aber zu einer großen Kugel aufspannen. Zum anderen versteifen die Falten die aufgespannte Laterne und machen sie stabiler.

Schlagworte zum Experiment

Papier, Stabilität