Kreuztal. Welche Papierbrücke ist am stärksten? Zum Wettbewerb in Siegen am Dienstag gehen gleich zwei Kreuztaler Teams an den Start.
Es muss nicht mit der völligen Zerstörung enden. Die Modelle, mit denen die beiden Teams des Städtischen Gymnasiums Kreuztal am Dienstag, 3. März, beim Schülerwettbewerb „Papierbrücken“ an der Universität Siegen antreten, können den Belastungstest auch überstehen. Doch der Druck ist hoch. Also: Der Druck auf die kleinen Bauwerke. Für die Teams hingegen steht, bei allem sportlichen Ehrgeiz, eindeutig der Spaß im Vordergrund.
Praxiswerte vermitteln
Betreut werden die Teams des Gymnasiums Kreuztal von den Physiklehrerinnen Dr. Rodica Tcaciuc und Sandra Eisfeld.
Der Brückenwettbewerb soll praxisnah die Bedeutung der Physik erfahrbar machen: „ein guter Einblick in die Anwendungen im Alltag“, sagt Sandra Eisfeld.
An der Uni Siegen findet der Wettbewerb zum 17. Mal statt. Motto: „Wir bauen Brücken für die Zukunft“. Auf dem Campus Paul-Bonatz-Straße geht es in Raum PB I 001 am Dienstag, 3. März, um 9 Uhr los.
Aus dem Siegerland sind außer dem Gymnasium Kreuztal noch das Fürst-Johann-Moritz Gymnasium und das Berufskolleg Technik mit Teams vertreten. Darüber hinaus sind zwei Schulen aus Attendorn und jeweils eine aus Finnentrop, Lennestadt, Plettenberg und Bergisch Gladbach angemeldet.
Bei den zwei Brücken, mit denen die Kreuztaler Gymnasiasten ins Rennen gehen, stechen die Unterschiede sofort ins Auge. Während das Team aus Jahrgangsstufe 11 – dessen Mitglieder teilweise bereits 2019 beim Wettbewerb dabei waren – eine eher massiv aussehende, kompakt-dichte Konstruktion gewählt haben, haben sich die fünf Jungen und Mädchen aus der zehnten Klasse für eine eher voluminöse, dafür aber luftige und deutlich leichtere Bauweise entschieden. Ihre Brücke wiegt 80, die der älteren Schülerinnen und Schüler 336 Gramm. Im Wettkampf werden alle eingereichten Brücken – neun Schulen haben diesmal Gruppen angemeldet, pro Schule dürfen zwei Mannschaften mit maximal fünf Personen kommen – in ein Gerät eingespannt, das kontinuierlich Druck aufbaut. Dabei geht es nicht nur darum, wieviel die Konstruktion insgesamt aushält, sondern auch darum, wie dieser Wert im Verhältnis zu ihrem Eigengewicht zu bewerten ist.
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Aus Erfahrungen des Vorjahrs haben sie gelernt
Rund 20 Stunden Arbeit haben die Elfer in die Umsetzung ihres Modells gesteckt. Das Papier stellt die Uni, das einzige weitere zulässige Material ist handelsüblicher Klebstoff. „2019 hatten wir eine Brücke, die größtenteils funktioniert hat“, sagt Philipp Kubny (17). Zwar reichte es nicht für einen Platz in den Top 3, immerhin aber für die mittleren Top 10. Die Mängel der 2019er Brücke waren der Ausgangspunkt für die Nachfolgerin. „Wir haben optimiert“, sagt Philipp Kubny. Das Hauptproblem bei diesem Ansatz sei gewesen, das maximal zulässige Eigengewicht von 350 Gramm nicht zu überschreiten. In dem rot-gelben Bauwerk steckt nämlich weit mehr, als der erste Blick von außen ahnen lässt: Rund 400 kleine Papierröllchen, hochkant eingesetzt, stabilisieren die Fahrbahn.
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Über die reine Belastbarkeit in Relation zum Gewicht hinaus fließen in die Wertung weitere Aspekte ein – unter anderem die Verteilung der Belastung, wie Julian Peter (16) erklärt. So gebe es beispielsweise mehr Punkte, wenn eine Brücke innerhalb eines bestimmten Bereichs gleichmäßig nachgibt, als wenn sie urplötzlich zerbricht. Der Anspruch an die Konstruktion ist also ähnlich wie der an reale Brückenbauwerke. Außerdem müssen die Teams eine Mappe mit Erläuterungen ihres Entwurfs und Dokumentation der Umsetzung einreichen, die in die Wertung einfließt. Einen Sonderpreis gibt es für diejenigen, die die Belastbarkeit ihres Modells am präzisesten prognostizieren können. Da lagen die Kreuztaler 2019 übrigens ganz schön daneben, wie Philipp Kubny sagt: Von zwei bis drei Kilogramm waren sie maximal ausgegangen. Aber ihre Brücke hielt 43 Kilogramm aus. Die optimierte Version soll nun 47,5 Kilogramm verkraften.
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890 Gramm leicht Brücke hält 2,1 Kilo stand
Charakteristisch für das Modell der jüngeren Kreuztaler Gruppe ist eine Wabenform. Die Fahrbahn ihrer Brücke wird von querliegende sechseckigen, innen hohlen Papierrohren gestützt. „Wir haben uns erst überlegt, welche Struktur wir haben wollen“, beschreibt Peter Bubeliny (16) die Grundidee. Die Wahl fiel auf „das Hexagon, weil es aus der Natur bekannt und belastbar ist“. Die von den Jugendlichen berechnete Belastbarkeit dieser 80 Gramm leichten Variante: 2,1 Kilogramm.
Konstruktionstechnisch müssen die Kandidatinnen und Kandidaten des Wettbewerbs Einiges leisten, damit aus einem Stapel Papier eine tragfähige Lösung wird. Bei ihrer ersten Teilnahme 2019 seien sie „ganz plump und pragmatisch vorgegangen“, sagt Philipp Kubny: Erst eine gerade Fahrbahn gebaut, draufgedrückt, Druckverteilung und Belastung beobachtet und dann verstärkt und modifiziert. „Learning by doing“, sagt der 17-Jährige bescheiden – schiebt aber nach, dass bei allem Pragmatismus „statische Grundkenntnisse und Logik“ entscheidende Faktoren seien.
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Bauingenieure sind Gutachter
Etwa eine Woche vor dem Wettbewerb müssen die Brücken beim Department Bauingenieurwesen der Uni, das die Veranstaltung gemeinsam mit dem Förderverein für Architektur und Bauingenieurwesen der Uni organisiert, abgegeben werden. Der Wettbewerb wird mit großem Aufwand und sehr professionell ausgerichtet – da gehört es dazu, dass die Modelle vorab in Augenschein genommen werden können, um im Sinne der Fairness die Einhaltung der Vorgaben sicherzustellen.
Natürlich „hat man den Wettbewerb im Hinterkopf und sieht sich auch als Konkurrenz“, sagt Philipp Kubny über das Verhältnis der beiden Kreuztaler Teams, die jeweils autark ihre Beiträge realisierten. Aber letztlich überwiege die Solidarität: „Wir kommen von derselben Schule.“
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