Leonardo Da Vincis Biografie - T-soft

Projektarbeit
Leonardo Da Vinci
Erfindungen und Leben
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Projektarbeit
Leonardo Da Vinci
Inhalt
Einleitung ............................................................................................................................................... 4
Begründung zur Themenwahl......................................................................................................... 4
Fragestellung ..................................................................................................................................... 4
Ziele .................................................................................................................................................... 4
Vorgehen................................................................................................................................................ 4
Planung .............................................................................................................................................. 4
Methoden ........................................................................................................................................... 4
Problematik ........................................................................................................................................ 4
Theorie ................................................................................................................................................... 5
Theoriestand...................................................................................................................................... 5
Quellenbezug .................................................................................................................................... 5
Eigenleistung ..................................................................................................................................... 5
Leonardo Da Vincis Biografie ............................................................................................................. 6
Sein Leben:........................................................................................................................................ 6
Leonardo Da Vincis Erfindungen ....................................................................................................... 7
Fallschirm ........................................................................................................................................... 7
Theorie ............................................................................................................................................... 7
Versuch Nr. 1................................................................................................................................. 8
Versuch Nr. 2................................................................................................................................. 8
Versuch Nr. 3................................................................................................................................. 9
Versuch Nr. 4................................................................................................................................. 9
Erkenntnisse ................................................................................................................................ 10
Kriegswagen .................................................................................................................................... 11
Theorie ......................................................................................................................................... 11
Bau ................................................................................................................................................ 12
Erkenntnisse ................................................................................................................................ 13
Unendlichkeitsmaschine ................................................................................................................ 14
Bau?.............................................................................................................................................. 14
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Projektarbeit
Leonardo Da Vinci
Flugspirale ....................................................................................................................................... 15
Aufbau .......................................................................................................................................... 15
Verwirklichung ............................................................................................................................. 15
Auftrieb der Flugspirale .............................................................................................................. 15
Bau ................................................................................................................................................ 16
Schlusswort ......................................................................................................................................... 19
Quellen ................................................................................................................................................. 19
Verwendete Internetseiten: ........................................................................................................... 19
Fallschirm ..................................................................................................................................... 19
Kriegswagen ................................................................................................................................ 19
Unendlichkeitsmaschine ............................................................................................................ 19
Flugspirale ................................................................................................................................... 19
Leonardo Da Vincis Biografie ................................................................................................... 19
Anhang ................................................................................................................................................. 20
Ältester Entwurf eines Fallschirms ............................................................................................... 20
Fallschirm Vorlage .......................................................................................................................... 20
Fallschirm Endprodukt ................................................................................................................... 21
Kriegswagen Vorlage ..................................................................................................................... 22
Kriegswagen Endprodukt .............................................................................................................. 22
Flugspirale Vorlage......................................................................................................................... 23
Flugspirale Endprodukt .................................................................................................................. 23
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Projektarbeit
Leonardo Da Vinci
Einleitung
Begründung zur Themenwahl
Wir wollten etwas Historisches mit etwas Technischem verbinden. Da wir dies
unserer Ansicht nach nur mit einem Techniker der Geschichte vereinen konnten,
suchten wir nach dem Universalgenie Leonardo Da Vinci.
Fragestellung
Wir fragten uns zu Beginn, ob überhaupt eine Erfindung von Leonardo Da Vinci
jemals funktioniert hatte? Könnte man denn eine solche Erfindung auch mit zuhause
gebräuchlichen Materialien, wie Papier, Karton und Leim selbst nachbauen? Und
könnte eine von Leonardos Erfindungen mit heutigem Wissen, Erkenntnissen und
heutzutage bekannten Materialien ohne Probleme funktionieren?
Ziele
- Leonardo Da Vincis Erfindungen kennenlernen
- Brauchbares daraus lernen
- Unser Endprodukt anderen Da-Vinci-Projekten zur Verfügung stellen können
Vorgehen
Planung
Als Allererstes werden wir unsere Recherchen und den Theorieteil machen. Die
ersten Versuche und Dokumentationen machen wir in der Schule. Zum Schluss
werden wir unsere Erkenntnisse aufschreiben.
Methoden
Theorie: Wir suchen Material über die Erfindungen und Da Vincis Leben. Daraus
entsteht dann der Theorieteil über sein Leben. Jede Erfindung bekommt einen
eigenen Theorieteil.
Versuche: Wir versuchen die Erfindungen Da Vincis nachzubauen. Dazu benutzen
wir verschiedene Materialien (Papier, etwas Karton und Leim zur Befestigung). Wir
untersuchen Wirkung und zeitlichen Aufwand.
Problematik
Es ist schwer, Material über die Erfindungen zu finden. Wir finden fast nur Zeichnung
die nicht viel aussagen oder undeutlich sind.
Bei den Versuchen mit den Erfindungen ist die Schwierigkeit, das richtige Material zu
finden und zu verarbeiten.
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Projektarbeit
Leonardo Da Vinci
Theorie
Theoriestand
Zu Leonardo Da Vincis Erfindungen, Kunstwerken und Studien gibt es viel zu viele
Dokumentationen, Bemerkungen oder Lobpreisungen. Man kann die vielen Seiten
gar nicht zählen, die nur wegen seinen Werken geschrieben wurden. Allein wenn
man sich nur auf eine seiner Erfindungen konzentriert, kann man in Suchmaschinen
wie Google mehrere hundert Einträge finden. Ob diese dann jedoch etwas für
Untersuchungen etc. taugen ist eine andere Sache.
Da Datenmaterial ja in Mengen zur Verfügung steht, kann man einen "Theoriestand"
in diesem Sinne gar nicht richtig festlegen. Man könnte höchstens riesige Zitate und
Auszüge aus diversen Bemerkungen zu Leonardo Da Vincis Erfindungen
aufschreiben, welche dann letztendlich doch wieder nichts aussagen würden.
Quellenbezug
Unser Projekt ist stark von den Quellen abhängig. Sie beeinflussen vor allem unsere
Versuche. So können die Modelle sehr unterschiedlich werden. Die Quellen sind
meistens nur komplizierte Skizzen von Leonardo Da Vinci selbst gezeichnet, die
deshalb auch meistens kaum überschaubar sind. Andere Quellen aus dem Internet
sind jedoch klarer, doch sind die Erfindungen überall nachgebaut.
Bei unseren Quellen war es so, dass wir vor allem Bilder von Nachbauten nahmen.
Die Skizzen Leonardos gab es im Internet fast immer im Kleinformat, deshalb waren
sie praktisch unlesbar oder sie waren sehr ungenau.
Aber meistens fanden wir keine Originalzeichnungen von den Erfindungen.
Bei den Quellen gab es nur Bilder ohne Grössenangaben. Deshalb mussten wir die
Längen selbst festlegen und eventuell speziellen Materialien selbst herausfinden.
So hatten wir das Lösen dieses Problems zu einem unserer Ziele gemacht.
Eigenleistung
Unsere Eigenleistung soll sich am Ende gut sichtbar in Versuchen zu den
Erfindungen und folgenden Dokumentationen und Bemerkungen zeigen können.
Wir versuchen zudem aus den gebauten Modellen Erkenntnisse zu gewinnen und
mögliche Schlüsse daraus zu ziehen (hat ein Modell mit unseren Massen nicht
funktioniert, so versuchen wir zu bestimmen, ab welchen Massen es funktionieren
würde). Damit wir dies erreichen können, braucht es für die Versuche Testmaterial
und vor allem Zeit. Das Testmaterial sollte sich in den selbst gebastelten
"Erfindungs-Prototypen" erkennbar machen. Die Zeit die uns dazu zur Verfügung
steht, ist jedoch eher etwas knapp berechnet.
Wenn ein Prototyp besonders gelungen ist, wird er vielleicht als Zugabe zum Projekt
mitgegeben.
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Projektarbeit
Leonardo Da Vinci
Leonardo Da Vincis Biografie
Leonardo da Vinci war nicht nur ein herausragender Künstler, sondern er war auch
ein Universalgenie, dessen Wissen über den Stand der Renaissance hinausreichte.
Er entwarf mehrere Gerätschaften, von denen die meisten funktionierten, wie zum
Beispiel: der Kriegswagen, das Auto, die Flugspirale oder der Fallschirm. Leonardo
entwarf auch ideale Garten- und Schlossanlagen, Kirchen, Festungen, Kanäle und
mehrgeschossige Strassen.
Leonardo beschäftige sich auch mit der Zeitmessung, entwarf Sand- und
Wasseruhren, kümmerte sich um praktische Probleme der Gewichtsuhr, entwickelte
Federtypen, konstruierte spezielle Schneckenschrauben mit unendlichen Gewinden
und verfeinerte die Mechanik von Schwungrädern. Bereits ein Jahrhundert vor
Galileo erkannte Leonardo grundlegende Erkenntnisse zur Zeitmessung, bei denen
er immer wieder den Zusammenhang mit Maschinen herstellte.
Auch auf den Gebieten der Anatomie, Botanik, Zoologie, Geologie, Hydrologie,
Aerologie, Optik und Mechanik verfügte er über ein besonderes Wissen, welches
dem seiner Zeit weit voraus war. Er verband dabei wissenschaftliche und
philosophische Ansätze miteinander.
Sein Leben:
Leonardo wurde 1452 in Vinci bei Florenz geboren. 1469 begann seine künstlerische
Laufbahn in der Werkstatt von Andrea del Verrocchio. 1472 wurde Leonardo als
Meister in die Lukasgilde aufgenommen. 1478 entstanden seine ersten Studien zum
Codex Atlanticus. 1482 bot Leonardo seine Dienste dem Fürsten von Mailand,
Lodovico Sforza, an. Er zog nach Mailand und gründete die Accademia Leonardi
Vinci. 1483 erhielt er den Auftrag, eine Altartafel für die Kapelle S.Francesco Grande
zu schaffen. Er schuf die Madonna in der Felsengrotte. 1490 entwarf Leonardo den
Kanon der menschlichen Proportionen, bekannt als Der Mensch des Vitruv.
1452 - Leonardo wurde in der Nähe von Vinci bei Florenz geboren.
1469 - Er begann seine künstlerische Laufbahn in der Werkstatt von Andrea del
Verrocchio.
1472 - Leonardo wurde als Meister in die Lukasgilde aufgenommen.
1478 - Seine ersten Studien zum Codex Atlanticus entstanden.
1482 - Leonardo bot seine Dienste dem Fürsten von Mailand, Lodovico Sforza, an.
Er zog nach Mailand und gründete die Accademia Leonardi Vinci.
1483 - Er erhielt er den Auftrag, eine Altartafel für die Kapelle S.Francesco Grande
zu schaffen. Er schuf die Madonna in der Felsengrotte.
1490 - Leonardo entwarf den Kanon der menschlichen Proportionen, bekannt als Der
Mensch des Vitruv.
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Projektarbeit
Leonardo Da Vinci
1493 - Da Vinci machte Studien zum Gussverfahren des Sforza-Pferdes.
1495 bis 1497 - Leonardo arbeitete im Refektorium von S.Maria delle Grazie am
Fresco (Das Letzte Abendmahl).
1499 - Er beschäftigte sich mit der Konstruktion von Brücken.
1503 - Er begann die Arbeit am Portrait Lisa del Giocondo (Mona Lisa).
1516 - Leonardo brach mit seinen Schülern Melzi und Salai nach Frankreich an den
Hof von Franz I. auf. Er lebte dort auf dem Schloss Cloux bei Amboise, wo
sein berühmtes Selbstportrait entstand.
1519 (2. Mai) - Leonardo da Vinci starb im Alter von 67 Jahren in Cloux. Nach Da
Vincis Tod, wurden die meisten seiner Skizzen von Pompeo Leoni zum Codex
Atlanticus zusammengebunden.
Leonardo Da Vincis Erfindungen
Fallschirm
Theorie
Die Frühgeschichte des Fallschirms reicht bis in die Renaissance zurück. Der älteste
Entwurf eines Fallschirms ist in einem anonymen italienischen Manuskript aus den
1470er Jahren enthalten. Es zeigt einen konischen1 Fallschirm, an dessen
kreuzartigem Stangenrahmen sich ein frei in der Luft hängender Mann mit den
Händen festhält. Ein Bauchgurt, der über vier Riemen mit den Enden des Rahmens
verbunden ist, dient dem Fallschirmspringer zur Sicherheit. Diese Konstruktion kann
als Fortschritt gegenüber einer anderen Illustration gewertet werden, in der ein Mann
den freien Fall durch das Greifen von zwei langen Stofffahnen als Armfortsätze
abzubremsen versucht. Obgleich die Oberfläche des Fallschirms zu klein geraten ist,
um effektiven Luftwiderstand zu bieten, und der Holzrahmen überflüssig und sogar
potentiell gefährlich ist, ist der revolutionär neue Charakter des Entwurfs offenkundig.
(Anhang: Ältester Entwurf eines Fallschirms)
Nur kurze Zeit später (um 1485) präsentiert Leonardo Da Vinci in seinem Codex
Atlanticus eine technisch ausgefeiltere Skizze, bei der die Abmessungen des
Fallschirms in einem günstigeren Verhältnis zum Gewicht des Springers stehen.
Leonardos Fallschirmkappe wird durch einen quadratischen Holzrahmen
offengehalten, wodurch sich die Kappenform von konisch1 zu pyramidenförmig
wandelt. Ob der italienische Erfinder durch den früheren Fallschirmentwurf
beeinflusst wurde, lässt sich zwar nicht endgültig klären, aber die Idee dazu könnte
ihm durch den intensiven Gedankenaustausch zwischen den Künstleringenieuren
jener Zeit zu Ohren gekommen sein.
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konisch bezeichnet einen Kegel, den man getrost als "runde Pyramide" bezeichnen könnte.
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Projektarbeit
Leonardo Da Vinci
Leonardos Konstruktion eines Fallschirms diente wiederum als Vorlage für den
venezianischen Gelehrten Fausto Veranzio, welcher seinen eigenen Entwurf
anfertigte: Er behielt den rechteckigen Rahmen bei und ersetzte die Fallschirmkappe
durch ein aufgewölbtes, segelartiges Stück Stoff, von dem er zu Recht annahm, dass
es den Fall besser bremsen würde.
Versuch Nr. 1
(Anhang: Fallschirm Vorlage)
Als erster Versuch eines Nachbaus nahmen wir uns der Einfachheit halber den
Prototypen eines Fallschirmes vor, welcher von Leonardo gezeichnet wurde. Jegliche
Erkenntnisse konnten wir nur aus den Bildern ziehen, was beim Fallschirm zum
Glück nicht allzu schwer war.
Wir hatten Papier, weichen und härteren Karton und Leim. Mit diesen uns zur
Verfügung stehenden Materialien gedachten wir einen möglichst genauen und vor
allem funktionstüchtigen Nachbau herzustellen.
Zuerst überlegten wir uns unser Vorgehen:
Wir wollten den gesammten Fallschirm im Massstab 1:100 nachbauen, also anstatt
einer Seitenlänge von 7m nur noch 7cm.
Die Seiten aus Papier schnitten wir einzeln aus, als "Stützen" schnitten wir
Kartonstreifen zurecht. Sie sollten mit der Fläche an den Rand der Fallschirmseite
angeklebt werden und mit ihrer schmalen Seite der zweiten, anliegenden
Fallschirmseite als Klebstelle dienen und genügend stabil sein. Dummerweise stellte
sich beim Zusammenbau jedoch heraus, dass die schmale Seite der Kartonstreifen
eine zu kleine Fläche bot, um die nächste Papierseite daran anzukleben.
Versuch Nummer 1 war also gescheitert.
Zeitaufwand bis und mit der Herstellung: ungefähr 30-40 Minuten.
Versuch Nr. 2
Aus Versuch Nummer 1 hatten wir gelernt, dass die "Stützstreben", welche die
Papierseiten zusammenhalten sollten, eine genügend grosse Fläche haben mussten,
damit die Seiten gut und auf Dauer daran haften. So kamen wir nun auf die Idee,
anstatt eine grosse Fläche direkt auf die Seite zu kleben, einen Eck-förmigen Streifen
zu verwenden. Dieser sollte über beide Seiten und die Ecke hinweg gehen um diese
so effektiver zusammen zu halten. Diese Idee jedoch funktionierte nicht so ganz.
Die Eck-förmigen Streifen hielten nicht richtig und zerrissen leicht. Diese Konstruktion
konnten wir trotzdem fertig bauen. Das Ergebnis war aber nicht sehr gut. Das Modell
war ziemlich unstabil, da die Stützen nicht richtig klebten. Durch die instabilen
Stützen ist die Konstruktion dann schlussendlich auseinander gebrochen.
Der 2. Versuch ist gescheitert.
Zeitaufwand: ca. 20 Minuten.
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Projektarbeit
Leonardo Da Vinci
Versuch Nr. 3
Basierend auf den Erkenntnissen aus Versuch Nummer 2 kamen wir nach langen
und intensiven Denkphasen, welche sich letztendlich doch nur um dieselben Themen
und Lösungen drehten, auf eine neue Idee. Da grosse, lange Streifen offenbar zu
instabil waren (was uns etwas unlogisch erschien), versuchten wir es mit kleineren
Stützen. Jedoch diesmal 2, eine oben und eine unten an der Seite!
So sollte unser Instabilitätsproblem theoretisch gelöst werden. Und siehe da, es hielt
tatsächlich besser als zuvor! Doch nun hatten wir ein zweites Problem entdeckt:
Bei allen bisherigen Versuchen war (eventuell zusätzlich zu den Seiten) die Spitze
oben "undicht", sie liess also Luft durch ein Loch hindurch. So hatte der ganze
Fallschirm seinen Effekt verloren, da er nicht mehr widerstandsfähig gegenüber der
Luft war.
Zurück zu führen war dieses Problem darauf, dass die jeweiligen Seiten nicht aus
einem ganzen Stück bestanden, sondern aus 4 Seiten und den dazugehörigen,
angeklebten Stützen, was uns jedoch erst nach Versuch 4 klar wurde.
Versuch Nummer 3 war uns also beinahe geglückt.
Zeitaufwand: rund 15 Minuten.
Versuch Nr. 4
Um die vier Papierseiten zusammenzuhalten suchten wir nach einer neuen Lösung.
Nach einer intensiven Suche fanden wir heraus, dass die Konstruktion noch stabiler
werden würde, wenn die vier Papierseiten zusammen aus einem Stück gebaut
werden. So hofften wir unser Problem zu beheben. Denn offenbar waren
zusammengeklebte Seiten zu instabil. Entweder war der geklebte Streifen undicht
und liess Luft hindurch, oder die Konstruktion war trotz Leim und Kartonstützen zu
instabil um dem durch den Fall entstehenden Luftdruck widerstehen zu können.
Wir zeichneten also die 4 Dreiecke der Seiten auf ein Blatt Papier. Wir benötigten,
zur genauen Konstruktion lediglich ein Geodreieck und einen Zirkel.
Nach dem Ausschneiden und Zusammenkleben haben wir dann jedoch festgestellt,
dass unser Gebilde kein Gerüst besass. Dies sollte jedoch keinen allzu grossen
Einfluss auf die Stabilität des Modells haben, im Gegenteil, sie wurde dadurch
nahezu verbessert, da das Papier als ganzes Stück schon genügend Stabilität
besass.
Der Versuch einen Fallschirm zu bauen war uns demnach einigermassen gelungen.
Für diesen letzten Versuch hatten wir einen Zeitaufwand von ungefähr 10 Minuten
benötigt.
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Projektarbeit
Leonardo Da Vinci
Erkenntnisse
Trotz halbem Erfolg kamen wir immerhin zu folgenden Erkenntnissen:
- Ein Fallschirm muss aus einem Stück gefertigt sein, um einen optimalen
Luftwiderstand zu bieten!
- Er sollte eine grosse Fläche haben oder nach oben spitz zulaufen, um der Luft
überhaupt genügend widerstehen zu können!
- Seitenlängen von 7cm erzielen keine sichtbare Wirkung! Der Fallschirm sollte also
recht gross sein (je grösser die zu befördernde Masse, desto grösser die
Fläche des Fallschirms!).
- Bei unseren Versuchen ist uns aufgefallen, dass der Fallschirm ohne Gewicht
immer zur Seite kippte, somit keinen Widerstand mehr leisten konnte und dann
hinunterfiel. Demnach sollte der Fallschirm grundsätzlich nur mit Gewicht fliegen. Vor
allem aber sollte das Gewicht den Fallschirm etwas hinunterziehen, ohne ihn fallen
zu lassen und das Gewicht sollte wiederum auf keinen Fall zu "leicht" sein! Auf diese
Weise sollte der Nutzen des Fallschirms am besten zur Geltung kommen.
(Anhang: Fallschirm Endprodukt)
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Projektarbeit
Leonardo Da Vinci
Kriegswagen
Wir entschieden uns, eine weitere Erfindung von Leonardo genau anzuschauen. Wir
wussten bereits von:
- dem Fallschirm (schon gebaut)
- einer Art Auto
- einem Prototypen eines Hubschraubers
- der Unendlichkeitsmaschine
- einer Art Panzer, den wir "den Kriegswagen" nennen.
Da sich Leonardo Da Vinci seiner Natur zuwider offenbar trotzdem mit dem
Kriegshandwerk befasste und seine Genialität sogar dafür einsetzte, nahm es uns
wunder was genau dieser Kriegswagen denn sei. So begannen wir, den Panzer aus
der Renaissance nachzubauen.
Theorie
Schon früh in der Kriegsgeschichte wurde versucht, gepanzerte Fahrzeuge zu
Kriegszwecken einzusetzen. In der antiken Kriegsführung wurde der Streitwagen
sowohl für den Fernkampf durch Bogenschützen wie auch für den Nahkampf zum
Überrennen der feindlichen Linien benutzt. Bei Belagerungen von Festungen wurde
der gedeckte, fahrbare Rammbock benutzt. So konnte der Angreifer den Rammbock,
vor Pfeilen der Verteidiger geschützt, an die Festungsmauer bringen.
Alle weitergehenden Entwürfe und Versuche, unter anderem von Leonardo Da Vinci ,
scheiterten an dem Problem des Antriebs. Muskelkraft von Mensch oder Tieren war
dafür nicht geeignet. Erst die im 19. Jahrhundert entwickelte Dampfmaschine und der
Verbrennungsmotor ermöglichten einen effizienten Antrieb. James Cowan war im
Jahre 1855 der erste, der ein militärisches Fahrzeug mit Dampfmaschinenantrieb in
Schildkrötenform vorschlug.
Um etwas genauer auf Leonardos Entwurf des ersten Kampffahrzeuges einzugehen,
hier eine ungefähre Beschreibung optisch betrachtet:
Ein kreisförmiges Gebilde, das offenbar 4 Räder hat. Diese Räder werden mit
Muskelkraft betrieben, meistens von dem Menschen, die in dem Panzer drin sind. Zu
deren Schutz besitzt der Panzer eine leicht nach aussen gerichtete Wand, vermutlich
aus Holz. In dieser Wand sind jedoch Löcher eingelassen worden, um den
mitgeführten Kanonen das Schiessen zu erlauben, ohne dass dabei das gesammte
Fahrzeug in Stücke gerissen wird. Um möglichst wenig von den "Fahrern" sichtbar
zu machen, liegt gleich auf der Schutzwand das Dach auf. Es ist in etwa wie ein
grosses Zeltdach geformt und auf 4 Stützen gebaut, welche ihren Ausgangspunkt in
der Mitte haben. Damit man da drin trotzdem noch etwas sehen kann, besitzt das
Dach eine Art Ausguck oben auf, welcher mit kleinen Gucklöchern versehen wurde.
Wären diese nicht eingebaut worden, hätte man den Wagen vermutlich nicht mehr
lenken können, da man nichts mehr gesehen hätte.
(Anhang: Kriegswagen Vorlage)
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Projektarbeit
Leonardo Da Vinci
Bau
Leonardo Da Vinci hatte jede seiner Erfindungen zuerst (oder nur) gezeichnet. So ist
er mit heutiger Technik möglich, 3D-Modelle auf dem Computer anzufertigen. Dank
solchen Modellen haben bereits verschiedene Leute die Erfindungen nachgebaut
und danach ihren fertigen Nachbau fotografiert.
So zeigte das einzige brauchbare Bild, das uns zur Verfügung stand, ein scheinbar
kleines Holzmodell des Kriegswagens. Und da auf diesem Bild keine Längen
eingezeichnet waren, stand es uns frei, diese festzulegen.
Wir begannen also mit dem Boden. Dieser schien uns am einfachsten zu sein.
Als Boden dient eine runde Plattform, ihr Durchmesser legten wir als 12cm fest. Auf
einem Papier den entsprechenden Kreis einzeichnen, ausschneiden und der Boden
ist fertig. Als Wand des Wagens einen langen Streifen einzeichnen und um den Kreis
kleben. Die genaue Länge konnten wir dank der mathematischen Formel 𝑢 = 2𝑟 ∗ 𝜋
berechnen (u = 2*6*π = 37.7). Zur Sicherheit haben wir den Streifen um ca. 2cm
länger gemacht, da ein Klebestreifen benötigt wird um den Streifen zusammen zu
kleben. Um anschliessend das geplante Dach aufzustützen, werden nun 4 Stützen in
der Mitte kreisförmig angeordnet. Die Seitenbreite wird als 1cm gerechnet, plus
1/2cm Klebstreifen. Durch anschliessende Ideen von ausserhalb nahm nun die
Vorstellung eines Baus von Rädern Gestalt an. Zuerst wollten wir nur 2 Räder
einbauen, doch wurde uns klar, dass der Wagen dann wie eine Wippe fahren würde.
So probierten wir es mit 3 Rädern. Doch war zuerst die Frage der Stellung der Räder
und danach stellte sich uns die Frage, wie sich der Panzer denn mit nur 3 Rädern
fortbewegen kann? Denn theoretisch sollte sich das Fahrzeug wie ein Kreisel
spiralförmig fortbewegen. Also sollten entweder 4 Räder wie bei einem Automobil,
oder 3 Räder, mit zeitweiligem Bremsen eines Rades, angebracht werden. Wir
entschieden uns jedoch für 4 Räder, welche wir im Kreis anordneten.
Nachdem nun der Boden, die Wand des Panzers, die Stützen und die Räder
fertiggestellt und angebracht wurden, lagen nun nur noch das Dach, ein kleiner
Ausguck und, je nach noch übriger Zeit, ein paar Kanonen-Ersätze vor uns.
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Projektarbeit
Leonardo Da Vinci
Erkenntnisse
Dieser Kriegswagen war zu damaliger Zeit ein Meisterwerk. Doch Da Vinci hat sich
hauptsächlich auf das Äussere, sowie die Sicherheit der Insassen konzentriert. Was
dieser Panzer für ein Gewicht gehabt hätte, können wir nur raten. Sicher ist
jedenfalls: Er war zu schwer, als das ein Mensch ihn alleine schieben könnte! So
kam nun die Vermutung auf, dass die Passagiere den Panzer selbst antrieben,
indem sie die Räder voranschoben. Doch angenommen der Wagen müsse bergauf
fahren, wird dies ein ziemlich anstrengendes Unterfangen. Wir strichen also diese
Vermutung aus unserer Liste und ersetzten sie stattdessen durch eine andere:
Ein Pferd, das im Wagen drin das Rad wie ein Laufrad antrieb. Schnell holte uns die
Vernunft jedoch ein und erklärte uns, dass dies nicht möglich sei, da erstens ein
solches Laufrad nicht eingezeichnet sei und zweitens das Pferd ab damaligen
Feuerwaffen zu Tode erschrocken wäre und den Panzer von innen heraus
kampfunfähig gemacht hätte.
So blieb uns der Antrieb weiterhin ein Rätsel. Doch fanden wir es überaus gerissen,
die Fahrer durch die Schutzwand und das gleich aufliegende Dach optimal zu
schützen. Um den Schutz noch besser zu gewährleisten, durfte dieser kein Loch
oder dergleichen aufweisen. Man würde so schlichtweg nichts mehr sehen und in
den nächsten Bach hinein fahren. Dieses Problem wurde allerdings einfach und
optimal gelöst, indem man einen Ausguck im Dachgiebel installierte.
Doch wie genau musste man die Räder positionieren, sodass der Panzer optimal
fahren konnte?
Würde man alle 4 in eine Richtung ausrichten, könnte man ohne Probleme
geradeaus fahren, doch bei Kurven gäbe es Probleme. Wiederum könnte man alle 4
Räder kreisförmig einbauen, wie in Leonardos Zeichnung beschrieben, doch würde
er sich dann, wie in unserem Bau beschrieben, fortbewegen wie ein Kreisel
(spiralförmig). Wieder ein Rätsel. Wir entschieden uns jedoch zum einfachen
Nachbauen, so wie es in den Aufzeichnungen abgebildet war.
(Anhang: Kriegswagen Endprodukt)
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Projektarbeit
Leonardo Da Vinci
Unendlichkeitsmaschine
Die Unendlichkeitsmaschine ist eine Getriebekonstruktion, welche bereits von
Leonardo Da Vinci skizziert wurde. Die Maschine veranschaulicht durch mehrfache
Getriebeuntersetzung die fortschreitende Bewegungslosigkeit der beteiligten
Zahnräder und symbolisiert deshalb die Ewigkeit.
Unendlichkeitsmaschinen stehen in vielen Technikmuseen. Die Realisierung kann,
dem Original entsprechend, mit Zahnrädern oder Schneckengetrieben erfolgen. Allen
Unendlichkeitsmaschinen gemeinsam ist das sehr hohe Übersetzungsverhältnis.
Die Unendlichkeitsmaschine wurde im Technikmuseum Dynamikum in Pirmasens
realisiert und besitzt dort ein 16-stufiges Untersetzungsgetriebe, das aus der
wiederholten Hintereinanderschaltung von jeweils gleichen Getriebesätzen besteht.
Der Getriebeeingang wird motorisch mit einer für den Beobachter gut erfassbaren
konstanten Winkelgeschwindigkeit angetrieben. Der Getriebeausgang ist
einbetoniert.
Als Paradox wird dabei der Umstand aufgefasst, dass der Getriebeeingang ohne
Unterlass angetrieben wird, während der einbetonierte Getriebeausgang
offensichtlich still steht. Dieser scheinbare Widerspruch lässt sich damit erklären,
dass die "verloren gegangene Bewegung" durch Spiel und elastische Verspannung
des Getriebes aufgefangen wird. Bei dem im Dynamikum laufenden Exemplar dreht
der Getriebeausgang einer Stufe sieben Mal langsamer als der Eingang. Durch die
Hintereinanderschaltung von 16 Stufen potenziert sich die Untersetzung zu 716 =
33.232.930.569.601. Dreht sich das erste Zahnrad des Getriebeeingangs einmal pro
Sekunde, müsste der Museumsbesucher etwa eine Million Jahre auf eine
Umdrehung des letzten Zahnrades am Getriebeausgangs warten.
(33'232'930'569'601 Sekunden =
553'882'176'160.016666... Minuten
= 9'231'369'602.6669444... Stunden
= 384'640'400.1111226851851851... Tage
= 1'080'450.5621098951831044527673741 Jahre
und das entspricht ungefähr 1,1 Mio. Jahre)
Bau?
Zuerst gedachten wir diese Maschine ebenfalls nachzubauen. Doch dann stellten wir
fest, dass es dazu über ein bestimmtes Fachwissen benötigte, welches wir nicht
besassen. Zudem bräuchte es Bauteile, welche wir nicht besassen und welche auch
nicht in unsere Kategorie "zuhause üblich" fielen. So konnten wir also höchstens eine
kleine Dokumentation darüber schreiben und auf die Quellseite verweisen.
(Quellen: Link der Quellseite)
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Projektarbeit
Leonardo Da Vinci
Flugspirale
Die Flugspirale ist ein 1483 von Leonardo Da Vinci erfundenes Fluggerät.
Leonardo Da Vinci nannte seine Erfindung Helix Pteron (Helix = ital. Wendel;
Pteron = griech. Flügel). Sie wendet erstmalig die Prinzipien des Hubschraubers an.
Das Prinzip des Auftriebs bei Flugspiralen war jedoch vor Leonardo bereits den
Chinesen bekannt, die es schon vor 2500 Jahren im Spielzeug "Fliegender Kreisel"
genutzt hatten.
Aufbau
Auf einer kreisförmigen Plattform steht in der Mitte eine runde Stange. Sie wird von
drei Seiten durch schräge Träger aus Schilfholz abgestützt, an deren oberen Enden
ein Rundholz sitzt, welches in der Mitte ein rundes Loch für die Stange hat. Die
Spirale aus Leinentuch, mit einem Durchmesser von rund 5 Metern, wird durch
Eisendrähte mit einem Ring, der sich um die Plattform dreht, verbunden. Angetrieben
wird die Spirale durch vier auf der Plattform im Kreis laufenden Personen.
Verwirklichung
Leonardos Erfindung konnte leider nicht verwirklicht werden, weil ihm ein
angemessen leichtes, stabiles Material und ein starker Antrieb fehlte, der
leistungsfähig genug war, grössere Massen in die Luft zu heben. Es sollte noch rund
450 Jahre dauern, bis der erste wirklich funktionstüchtige Hubschrauber entwickelt
wurde. Allerdings war ein Teilaspekt vom Prinzip des Auftriebs entdeckt. Leonardo
soll es angeblich gelungen sein, kleine, federgetriebene Hubschrauber zum Fliegen
zu bringen.
Von ihm stammt der Satz: "Wenn dieses Instrument in schraubenform gut gemacht
ist und seine Poren mit Kleister verstopft sind, und man es dazu bringt, sich schnell
zu drehen, so stellt sich heraus, dass diese Schraube in der Luft als Flügel wirkt und
sehr hoch steigt."
Auftrieb der Flugspirale
Leonardo verwendete bei seiner Flugspirale schräg gestellte, feste Leinwand. Drehte
sich diese Leinwandspirale, so schraubte sie sich nach oben, da die Luftteilchen
durch die Schrägung der dichten Leinenspirale – wie beim Drachen – gehindert
wurden, oberhalb der Schräge ihren Weg fortzusetzen. Durch den Aufprall unten
gegen die Leinwand wurden sie nach dem Reflexionsgesetz "Einfallswinkel gleich
Ausfallswinkel" nach unten abgelenkt. Dadurch entstand unterhalb ein Überdruck,
oberhalb der Spirale fehlte diese Luft; hier entstand ein Unterdruck. Die Flugspirale
wurde nach oben gedrückt und zugleich gesaugt. Dieser Auftrieb wurde so in der
Flugspirale ausgenutzt.
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Projektarbeit
Leonardo Da Vinci
Bau
Erst studierten wir die Vorlage. Zur Abwechslung war diese recht gut zu verstehen
und simpel gezeichnet. Man verstand recht schnell was Leonardo darstellen wollte.
Die Flugspirale an sich besteht, soweit erkennbar, aus 3 Hauptteilen: Die Plattform
mit der Winde, der Befestigungsmast und die Leinenspirale. Wir wollten uns gleich
der Herausforderung stellen und versuchten uns am schwierigsten Bestandteil, der
Leinenschraube. Unserer Ansicht nach war sie ganz einfach
zu bauen: Man zeichne einen Kreis, schneide ihn aus,
schneide einen kleinen Kreis in der Mitte heraus (Loch für
die Haltestange) und anschliessend senkrecht zum
Mittelpunkt in den Kreis hinein. [---> Bild]
Den erhaltenen Kreis kann man sozusagen übereinander
schieben, wodurch man eine Spirale bekommen sollte.
Doch genau bei diesem Punkt erkannten wir unseren
Fehler: Wir verwendeten nur eine "Spiral", welche jedoch zu
kurz geriet. Es bräuchte jedoch nicht viel Phantasie um zu merken, dass mit 2
Spiralen die "Schraube" genügend gross und lang werden würde. 2 Minuten später
war auch die 2. Spirale fertig und wir klebten die Beiden aneinander.
Da nun für den Auftrieb gesorgt war, musste noch die Halterung her.
In kürzester Zeit war eine kleine, runde Plattform aus Karton hergestellt und stand
bereit zur Montage.
Die noch zu bauenden Teile waren nun noch der Mast und der Antrieb. Wobei
Letzterer zur Vorschau nicht unbedingt notwendig wäre.
Aus Papier konstruierten wir einen provisorischen Masten zur Befestigung der
Spirale. Zuerst konzentrierten wir uns auf den Masten und die Spirale, das
Befestigen auf der Plattform war momentan noch unwichtig.
Doch schonwieder war uns ein Fehler untergekommen: Durch den Klebstreifen an
den Spiralen wurde diese vollkommen verzogen. Man konnte sie also um den
Masten wickeln und sie hielt auch einigermassen gut, doch hatte sie längst nicht die
gewünschte Form. Durch die momentane, verzogene Form kann die Spirale keinen
Auftrieb erzeugen, da dies nur mit der gewünschten, "gestreckten" Form möglich
wäre. Doch jetzt ist sie in keinem Sinne gestreckt, sondern hat unterschiedliche
Abstände zwischen den einzelnen Ebenen und ist deshalb unbrauchbar!
Da wir nun wussten, dass unsere Ergebnisse nichts mehr nützten, begannen wir von
vorne. Wir schnitten die Plattform und den Masten jedoch gar nicht erst zurecht,
sondern versuchten erst nur, die Spirale so zu bauen, dass sie sich nicht verziehen
würde. Wir fingen nun das zweite Mal mit der Schraube an. Wir versuchten das
Prinzip von Archimedischen Spiralen2. Wir versuchten 2 solcher Spiralen aneinander
zu kleben, um damit unser Problem zu lösen. Nun ja, dummerweise hatten wir genau
denselben Effekt erzielt wie zuvor. Erfolg wieder gleich Null.
Wir überdachten nochmals unsere bisherigen Versuche und probierten es nochmals
mit 2 normalen Spiralen. Vielleicht hatten wir ja bloss ungenau gearbeitet.
Doch wir stellten kurz nach der Fertigstellung fest, dass dem nicht so war. Die
Anwendung von 2 Spiralen war schlichtweg unnütz.
2
Archimedische Spiralen besitzen die Eigenschaft, dass sie einen konstanten
Windungsabstand haben (𝑎 ∗ 2 ∗ π).
--> Wikipedia
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Projektarbeit
Leonardo Da Vinci
Da wir nun nach 3 erfolgslosen Versuchen langsam ins Grübeln kamen, tauchte
unter anderem eine uns wichtig erscheinende Erkenntnis auf: Um die Spirale mit den
wenigsten Problemen zu konstruieren, sollte man sie ganz einfach aus Metall
giessen. Das dabei das Gewicht so gross werden würde, dass die Flugspirale mit
diesem Auftriebssystem nie würde fliegen können, war uns zu diesem Zeitpunkt
vollkommen abhanden gekommen.
Jedoch trotz Giessen mussten wir unser Modell fertigstellen! Wir gingen sofort wieder
ans Nachdenken und entwickelten eine neue Theorie: Wenn die Spirale an einem
Stück nicht zu konstruieren war, an 2 grossen Stücken sich verzog, müsste sie doch
bei vielen, kleinen Stücken so biegsam sein, dass sie die von uns gewünschte Form
annehmen könnte.
Es ging also ans Ausprobieren: Wir bemerkten, dass wenn wir die Teilchen noch
zusammenkleben wollten, wir sie grösser als nötig machen mussten, um Platz für
einen Klebstreifen zu erhalten. Da wir sie zudem zu 3er- und 4er-Päckchen umbauen
wollten, mussten 3 Kreise her, um nur eine ganze und eine halbe Drehung erhalten
zu können. Wir schnitten also unsere Kreise wie geplant aus, entfernten den "Kern",
teilten jedoch diesmal die Scheibe von Anfang an in kleine Stückchen auf. Diese
ausgeschnitten, zusammengeklebt und fertig waren wir.
Doch nun kam ein weiteres kleines Problem auf: Durch die verschiedenen Kreise
wurden die Stückchen nicht exakt gleich gross, sprich bildeten keine schöne
Kreisteile. Ein zweites Mal griffen wir zur Schere und sorgten für die benötigte
Genauigkeit. Die letztendlich gewollte Spirale zu erhalten war nicht mehr schwer.
Wir klebten die Päckchen zusammen, achteten auf einen möglichst sauberen
Übergang der Sektoren und hielten am Schluss eine Spirale vor uns, die genau so
aussah, wie wir es uns gewünscht hatten.
Schnellst möglich wollten wir sehen, ob unsere grandiose Idee auch wirklich
funktionierte. Wir berechneten kurz den Umfang des Mastens, schnitten ihn zurecht
und rollten und klebten ihn zusammen.
Nun noch schnell das Kunstwerk rundherum anbringen und wir konnten betrachten,
was wir gebaut hatten. Die Spirale hielt ohne grössere Probleme, welche wir mit
etwas Klebstreifen lösten.
Mast und Auftrieb waren fertig, fehlte noch der Boden.
Kreis zeichnen, ausschneiden, Masten befestigen und unser Modell war so gut wie
fertig.
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Projektarbeit
Leonardo Da Vinci
Als wir die Tragfläche mit dem Befestigungsmast vereinigt hatten, mussten wir noch
den Boden des „Helikopters“ basteln. Wir schnitten einen Kreis aus der ungefähr 2
cm weniger Durchmesser als die Tragfläche hatte. Danach schnitten wir 3 Löcher in
den Boden, denn auch auf Da Vincis Zeichnungen waren solche Löcher im Boden.
Diese Löcher dienten möglicherweise dazu, den Luftwiderstand und das Gewicht zu
verringern. Um den Masten zu befestigen, musste zuerst ein Kreis, mit dem 1 mm
grösseren Umfang als der des Mastes, auf den Boden geklebt werden. Ansonsten
wäre der Haltemast andauernd verrutscht. Als weitere Stützen für den Mast dienten 3
Zahnstocher die den Boden mit einem anderen Ring, der ein bisschen oberhalb des
Mastes hing, verbanden.
Da Leim nicht gehalten hätte und gar nicht sinnvoll anzubringen wäre, mussten wir
ein bisschen Knetmasse verwenden. Da Vinci dachte, der Antrieb würde
funktionieren, wenn 2 Männer an den dafür vorgesehenen Stangen stossen würden.
Also stachen wir einen Zahnstocher durch den Masten hindurch, um diesen
erdachten Antrieb zu simulieren. Jetzt sah unser Modell zumindest optisch schon
ziemlich gut aus. Da der Masten jedoch drehbar und nicht befestigt war, könnte es
geschehen, dass die Tragfläche zusammen mit dem Mast, aber ohne den Boden
abheben würde. So entwickelten wir also eine Methode um dies zu verhindern:
Wir stachen einen Zahnstocher mit einer Schlaufe an der Spitze, welche als
Halterung für den Zahnstocher des Antriebs vorgesehen war, durch den Boden in
den Mast hinein. Durch die Schlaufe kam nun wie geplant der Antriebszahnstocher.
Zur Sicherung wurde unter den Zahnstocher (unter dem Boden) ein kleines Stück
Knetmasse festgeklebt, sodass der Zahnstocher nicht mehr herausrutschen konnte.
Für die ganze Arbeit ab dem zweiten Versuch benötigten wir ungefähr 1 ½ Stunden.
(Anhang: Flugspirale Endprodukt)
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Projektarbeit
Leonardo Da Vinci
Schlusswort
Wir finden, wir haben unsere Ziele so erreicht wie wir sie wollten. Ob man unsere
Arbeit wirklich für andere Projekte dieser Art zur Verfügung stellen könnte, ist
vielleicht fraghaft, aber ich denke sie könnte bei richtiger Anwendung eine grosse
Hilfe sein. Mit unserer Arbeit wollen wir jedoch vor allem zeigen und beweisen, wie
und ob die von uns gewählten Erfindungen funktionierten. Wie wir herausgefunden
hatten, konnten einige Erfindungen Da Vincis wirklich gebraucht werden, andere
jedoch waren einfach nicht praktikabel.
Wenn wir noch einen Monat mehr Zeit hätten, hätten wir sehr wahrscheinlich die
Modelle noch mehr weiterentwickelt, so dass sie auch wirklich funktionierten. Aber
diese Zeit hatten wir nicht. Wir entschlossen uns, sie mit Zuhause gebräuchlichen
Materialien zusammen zu basteln.
Jetzt, am Ende angelangt, sind wir sehr zufrieden mit dem was wir geleistet haben.
Und wir konnten alle Herausforderungen und Ziele, die wir bei der Arbeit vorfanden,
erfolgreich meistern.
Quellen
Wir haben nach vielen Einträgen in Wikipedia gesucht, nach Bildern und Texten über
die Erfindungen bei Google und sogar kleine Illustrationen in einem Kinderbuch
gefunden (welches wir leider nicht benennen oder zeigen können).
Wir mussten teilweise mehrere Suchbegriffe kombinieren um das jeweils
geschriebene zu verstehen, oder um gewisse fremdsprachige Teile zu übersetzen.
Hier die Seiten, die wir hauptsächlich verwendet haben.
Verwendete Internetseiten:
Fallschirm
"Aufgabenseite" vor allem mit Bilder und Massangaben
Kriegswagen
Wikipedia Kriegswagen
Unendlichkeitsmaschine
Wikipedia Unendlichkeitsmaschine
Flugspirale
Wikipedia Flugspirale
Wikipedia Übersetzung "Pteron"
Leonardo Da Vincis Biografie
Teilinformationen zur Biografie
Informationen Biografie
Restliche Informationen Biografie
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Projektarbeit
Leonardo Da Vinci
Anhang
Ältester Entwurf eines Fallschirms
Fallschirm Vorlage
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Projektarbeit
Leonardo Da Vinci
Fallschirm Endprodukt
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Projektarbeit
Leonardo Da Vinci
Kriegswagen Vorlage
Kriegswagen Endprodukt
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Projektarbeit
Leonardo Da Vinci
Flugspirale Vorlage
Flugspirale Endprodukt
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