DE102008060795A1

DE102008060795A1 - Didaktische Kugelbahn

Info

Publication number: DE102008060795A1
Application number: DE200810060795
Authority: DE
Original assignee: Werner Patrick als gesetzlicher Vertreter der Werner Francesca
Current assignee: Werner Patrick als gesetzlicher Vertreter der Werner Francesca
Priority date: 2008-12-05
Filing date: 2008-12-05
Publication date: 2010-06-10
Anticipated expiration: 2028-12-06
Also published as: DE102008060795B4

Abstract

Kugelbahn mit wenigstens einem Bahnabschnitt, auf dem sich eine Kugel unter Einfluss der Schwerkraft von einem ersten Höhenniveau an der Bahnabschnittseingangsseite zu einem um eine erste Höhendifferenz tiefer als das erste Höhenniveau liegenden zweiten Höhenniveau an der Bahnabschnittsausgangsseite bewegt, wobei der Bahnabschnitt eine Umkehrstelle auf einem dritten Höhenniveau aufweist, das um eine zweite Höhendifferenz tiefer als das zweite Höhenniveau liegt, wobei die zweite Höhendifferenz größer ist als die erste Höhendifferenz.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kugelbahn mit wenigstens einem Bahnabschnitt, auf dem sich eine Kugel unter Einfluß der Schwerkraft von einem ersten Höhenniveau an der Bahnabschnittseingangsseite zu einem um eine erste Höhendifferenz tiefer als das erste Höhenniveau liegenden zweiten Höhenniveau an der Bahnabschnittsausgangsseite bewegt.
Bei bekannten derartigen Kugelbahnen verläuft der Bahnabschnitt linear. Bei festgelegter Höhendifferenz zwischen erstem und zweitem Höhenniveau ist der Geschwindigkeitsverlauf einer die Bahn herabrollenden Kugel wie auch deren Maximalgeschwindigkeit vorgegeben und begrenzt. Des weiteren lernt der mit der Bahn spielende Benutzer lediglich, daß Kugeln hangabwärts rollen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kugelbahn insbesondere auch im Hinblick auf den Geschwindigkeitsverlauf variabler zu gestalten.
Diese Aufgabe wird im wesentlichen dadurch gelöst, daß der Bahnabschnitt eine Umkehrstelle auf einem dritten Höhenniveau aufweist, das um eine zweite Höhendifferenz tiefer als das zweite Höhenniveau liegt, wobei die zweite Höhendifferenz größer ist als die erste Höhendifferenz.
Die Kugel bewegt sich auf dem Bahnabschnitt erfindungsgemäß wenigstens in einem Bereich zwischen der Umkehrstelle und der Bahnabschnittsausgangsseite nach oben mit Komponente entgegengesetzt der Schwerkraft und wird so abgebremst. Umgekehrt erlaubt dies bei festgehaltener erster Höhendifferenz größere Kugelgeschwindigkeiten, da zwischen der Bahnabschnittseingangsseite und der Umkehrstelle eine größere Höhendifferenz gegeben ist als die erste Höhendifferenz. Es werden somit überraschen einfach variablere Geschwindigkeitsverläufe der die Kugelbahn durchlaufenden Kugeln realisiert.
In einem Nebeneffekt kann sich für eine die Kugelbahn spielend nutzende Person, insbesondere ein Kind, ein Lerneffekt hinsichtlich der Umwandlung von potentieller und kinetischer Energie ineinander und hinsichtlich Energieerhaltung ergeben.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Insbesondere wird durch die Material- und Querschnittsauswahl der Ansprüche 3 und 4 eine leicht zu realisierende Bahn ermöglicht, mit optisch sowie bei Durchlaufen der Kugeln akustisch anregender Wirkung für den Betrachter/Benutzer.
Die Gestaltungen der Ansprüche 6, 7 und 8 erlauben weiter variierte Geschwindigkeitsverläufe und weitere Lerneffekte hinsichtlich quasi-periodischer Bewegungen, Wurfparabeln bzw. dem Wirken einer der Schwerkraft entgegengesetzten Zentrifugalkraft, die auf die den Looping durchlaufen Kugeln wirken.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der beiliegenden Figuren, von denen
1 schematisch einen Bahnabschnitt in einer ersten Ausführungsform zeigt,
2 schematisch einen Bahnabschnitt in einer zweiten Ausführungsform zeigt,
3 schematisch einen Bahnabschnitt in einer dritten Ausführungsform zeigt,
4 schematisch einen Bahnabschnitt in einer vierten Ausführungsform zeigt,
5 schematisch einen Bahnabschnitt in einer fünften Ausführungsform zeigt,
6 schematisch einen Querschnitt durch einen Bahnabschnitt zeigt, und
7 schematisch eine Kugelbahn zeigt.
Der in 1 gezeigten Bahnabschnitt 1 verläuft an seiner Eingangsseite E von dem Höhenniveau H1 mit ansteigender Neigung nach unten geneigt, durchläuft einen Wendepunkt W1, ab dem er mit abfallender Neigung bis zur Umkehrstelle U auf Höhenniveau H3 verläuft, steigt dann wieder bis zur Ausgangsseite A auf Höhenniveau H2 an, wobei ein zweiter Wendepunkt W2 durchlaufen wird.
Selbstverständlich ist der Höhenunterschied h1 = H1 – H2 ausreichend groß gewählt, daß eine bei H1 aus der Ruhelage startende Kugel das Bahnabschnittsende A auf Höhe H2 erreichen kann. Dabei erreicht die Kugel durch das Durchlaufen der Höhendifferenz H1 – H3 an der Umkehrstelle U eine deutlich höhere Geschwindigkeit, als sie bei linearem Bahnverlauf von E nach A erhalten würde. Ab der Umkehrstelle bis zur Ausgangsseite A wird die Kugel abgebremst und kann über ein geeignetes Bahnabschnitts-Verbindungsglied der Eingangsseite eines weiteren Bahnabschnitts zugeführt werden. Da erfindungsgemäß die Höhendifferenz h2 = H2 – H3 größer als h1 ist, wird sozusagen „Höhe eingespart”, was mehrere Bahnabschnitte auf einer vorgegebenen Maximalhöhe der Kugelbahn erlaubt.
Weitere Ausgestaltungen eines für die Erfindung charakteristischen Bahnabschnitts sind in den 2 bis 5 gezeigt. Bei den Bahnabschnitten 2 und 3 ist der Wellencharakter der Bahn gut zu erkennen, wobei eine unterschiedliche Wellenzahl wählbar ist. Diese kann beliebig variiert werden, sodaß sich eine Vielzahl von unterschiedlichen Geschwindigkeitsverläufen ergibt.
Das in 4 gezeigte Bahnteil ist als Sprungschanze ausgebildet. Es wird ausgangsseitig nicht an ein Verbindungsglied angekoppelt, sondern bleibt frei. Die springende Kugel kann z. B. mit einem Trichterförmigen Auffangelement 8 aufgefangen und dann weitergeführt werden.
In 5 ist ein einen Looping L aufweisender Bahnabschnitt gezeigt. Wiederum sind die Höhenniveaus H1, H2, H3, H4 geeignet gewählt, sodaß der Bahnabschnitt von der Kugel voll durchlaufen wird.
Bei den gezeigten Ausgestaltungen der Bahnabschnitte 1 bis 5 besteht der Bahnabschnitt aus einem Aluminiumprofil mit dem in 6 gezeigten V-förmigen Querschnitt. Somit ist der Aufliegebereich für die Kugel durch zwei voneinander getrennten Teilen gebildet, die den äußersten Kanten des Bahnprofils entsprechen. Die Kugel wird somit einer kontrolliert geführten Bahnbewegung unterworfen und kann den von den Bahnabschnitten 1 bis 5 vorgegebenen vektoriellen Geschwindigkeitsänderungen folgen, ohne aus der Bahn geworfen zu werden.
Schließlich zeigt 7 eine schematische Darstellung einer Kugelbahn 10 mit an auf einer Basis 15 festgelegten Trägern 11 getragenen Verbindungselementen 12, die einige der dargestellten Bahnabschnitte 1 bis 5 verbinden und stützen.
Der sich in spielerischer Weise mit der Kugelbahn 10 beschäftigende Benutzer, oftmals ein Kind, wird zur Hinterfragung der beobachteten Bahnen angeregt, denen die Kugeln unterworfen werden. Es ist ein spielerisch erreichter Lerneffekt zu erwarten, sodaß der Benutzer mit den genannten physikalischen Vorgängen vertraut wird.

Claims

Kugelbahn mit wenigstens einem Bahnabschnitt, auf dem sich eine Kugel unter Einfluß der Schwerkraft von einem ersten Höhenniveau an der Bahnabschnittseingangsseite zu einem um eine erste Höhendifferenz tiefer als das erste Höhenniveau liegenden zweiten Höhenniveau an der Bahnabschnittsausgangsseite bewegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Bahnabschnitt eine Umkehrstelle auf einem dritten Höhenniveau aufweist, das um eine zweite Höhendifferenz tiefer als das zweite Höhenniveau liegt, wobei die zweite Höhendifferenz größer ist als die erste Höhendifferenz.
Kugelbahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis aus erster zu zweiter Höhendifferenz im Bereich von 1–95%, bevorzugt 5–90%, weiter bevorzugt 10–80% und insbesondere 20–60% liegt.
Kugelbahn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bahnabschnitt aus einem Winkelprofil mit insbesondere V-förmigen Querschnitt besteht.
Kugelbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bahnabschnitt aus Aluminium besteht.
Kugelbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn des Bahnabschnitts bezüglich der durch die Bahnrichtung und Schwererichtung definierten Ebene einen Wendepunkt aufweist.
Kugelbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn des Bahnabschnitts wellenförmig ist.
Kugelbahn nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der oder ein anderer Bahnabschnitt als Sprungschanze ausgebildet ist.
Kugelbahn, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der oder ein weiterer Bahnabschnitt als Looping ausgebildet ist.