Team:

___________________________

___________________________

___________________________

Schule und Klasse:

___________________________

___________________________

F O R S C H U N G S B O G E N

Herzlich willkommen im Bionicum!

Natur als Vorbild für Technik. Das ist Bionik.

Werde selbst zum Forscher und erkunde die erfindungsreiche und über-

raschende Welt der Bionik — von luftigen und weiten Höhen bis hin in

die winzigsten Bestandteile des Lebens, den Molekülen. Du wirst stau-

nen…

Viel Spaß auf deiner Erforschungstour!

Jahrgangsstufe 8 - 10 Physik, Biologie, Chemie, Geographie

Sta

bil u

nd

leic

ht. S

o b

au

t die

Na

tur

Warum wird dieser Astronaut getragen?

_________________________________________

_________________________________________

Knochen sind Vorbild für einige bionische Leichtbau-

Entwicklungen, z.B. den Eiffelturm. Welche findest

du noch in der Vitrine?

_________________________________________

_________________________________________

© AFP, XINHUA

Mit einem Zugdreieck kannst du Bauteile stabiler

machen. Probiere es am Experiment aus! Beantworte

die Fragen und trage sie ins Kreuzworträtsel ein.

1 Technische Bauteile brechen leicht an Gewinden

und...

2 Was lässt sich mit der Methode der Zugdreiecke

gleichmäßiger im Bauteil verteilen?

3 Ein Baum entschärft auf diese Weise mögliche….

4 Wir sehen das an kurvenförmigen …

5 Die Kurvenform der Zugdreiecke findet sich überall

in der Natur, z.B. bei ….

Finde die Antworten im Gitterrätsel.

Die Rillen auf seiner Haut inspirierten zu

technischen Umsetzungen im Segel– und

Schwimmsport und in der Luftfahrt.

Nebeltrinkerkäfer und Dünengras standen

Pate für diese Erfindung, die in der Wüste

sehr nützlich ist.

Die Blätter dieser Pflanzen halten wochen-

lang eine Luftschicht unter Wasser.

Der Sandfisch ist scheinbar reibungslos im Sand unterwegs. Woran liegt das?

Zuckermoleküle in der Haut Öliger Schutzfilm auf der Haut

Manche Materialen sind glatter

als andere, Sand kann von

ihnen besser abrutschen.

Benenne die vier Materialen im

Vergleich.

Richtig oder falsch?

Teflon ist rutschiger als Stahl Stahl ist rutschiger als Nylon

Der Dornteufel saugt Wasser aus dem Sand. Wel-

cher Effekt ist dabei am Werk?

___________________________________

Was glaubst du: In welchem Röhrchen wird das Was-

ser am höchsten stehen? Zeichne die Wasserpegel

in den Röhrchen im Verhältnis zueinander ein.

Wofür könnte das nützlich sein?

__________________________________________

Die

Ha

ut m

ach

t´s m

öglic

h

Arte

nvie

lfalt m

ach

t ide

en

reic

h

Spiel das Quiz für Erwachsene und löse das Kreuzworträtsel:

1 Zur Biodiversität gehören die Artenvielfalt, die

genetische Vielfalt und die Vielfalt der…

2 Die meisten Arten gibt es bei den…

3 Wo gibt es die meisten Pflanzen?

4 Für gefährdete Tier- und Pflanzenarten gibt

es die ...

Ergänze den Lückentext zum Flaschengarten:

Das abgeschlossene

________________________ erhält sich selbst

– von außen kommt nur die Energie des

____________. Das verdunstete ____________

läuft über die Wände in den Boden und wird

von den Wurzeln aufgenommen. Das bei der

________________________ benötigte ________________________ wird von

Bakterien und andere Mikroorganismen abgegeben, die wiederum vom produzierten

_____________ und abgestorbenen Pflanzenteilen leben.

Hinweis:

„Ö“ gilt als ein Buchstabe

Wie

von

Za

ub

erh

an

d in

Be

stfo

rm

Probiere aus, was passiert, wenn du einen

Wassertropfen auf das Feld gibst.

Was steckt da dahinter?

Kapillareffekt

Wachsnoppen auf der Oberfläche

Bei welchen Pflanzen kannst du diesen Effekt noch beobachten?

_________________________________________________________________________

Welche Form haben Bienenwaben?

fünfeckig sechseckig

Prüfe die unterschiedlichen Bleche auf ihre

Stabilität und ergänze den Lückentext.

Den Trick zur Selbststrukturierung haben sich

Bioniker von den ____________________

abgeschaut: Anfangs __________ gebaut,

fließen die Bienenwaben bei _____________

in die energetisch günstigste Form von

Sechsecken. Mit __________ Material wird

so _____________ Stabilität erreicht.

© Marianne Mayer - Fotolia.com

Bionische Messer orientieren sich am Biberzahn. Wie schärfen sich die Zähne von

selbst? Schau dir die Zähne und Messer genau an. (Mehrere Antworten sind richtig)

Die Zähne sind rundum mit Zahnschmelz

umhüllt

Die Zähne sind nur vorne mit Zahnschmelz

bedeckt

Der Zahnschmelz ist hart

Die Zähne von Bibern wachsen nach © Dr. Joswig Walter, LfU

Der Roboter Nao besteht im Wesentlichen aus

diesen Einheiten. Was sind die menschlichen

Vorbilder dafür?

Mensch Roboter

Augen __________________

________________ Mikrofone

Muskeln __________________

Es gibt Roboter mit Rädern oder mit 2, 4, 6, 8 Beinen. Was glaubst du? Was eignet

sich besser für die Fortbewegung…

Im unwegsamen Gelände? ________________________________________

Auf der Straße? ________________________________________

Wa

s le

rnt d

er R

ob

ote

r von

Me

nsch

un

d T

ier?

Jeder Apfel ist unterschiedlich groß. Daher

ist es schwierig, einen Roboter-Greifarm auf

eine feste Apfelgröße einzustellen. Zu große

Äpfel könnten zerquetscht werden, zu kleine

einfach durchfallen. Der Roboter-Greifarm

der Firma Festo passt sich perfekt allen

Apfelgrößen an. Welche Tiere sind das

Vorbild?

Kreuze die richtigen Bilder an!

© stuporter - Fotolia.com

Ikiwaner - Wikimedia Commons

© Andreas Hartl

© Udo Schmidt

Finde die Antworten:

Je schneller die Luft strömt,

desto geringer ist ihr Druck.

Diese Beobachtung geht auf

wen zurück?

Im Termitenhügel ist es immer

gut gelüftet. Dafür nutzen die

Termiten die ….. des Windes.

Herkömmliche Solarzellen sind

auf diesen teuren Rohstoff

angewiesen.

Bionische Solarzellen ahmen die

pflanzliche Photosynthese nach.

Dafür brauchen sie diese

wichtige Zutat.

Zeichne in die Grafik

die Strömungsrichtung ______druck ______druck

im Präriehunde-Bau ein.

Wo herrscht Überdruck

und wo Unterdruck?

In welchen Klima machen

Gebäude mit derartiger

Klimatisierung Sinn?

_______________________________________________________________________

Finde das Bild. Was stellt es dar?

__________________________________________________________________________

Was ist das Vorbild dafür?

Präriehunde Paradiesvogelblume Termiten

© Susanne Boyer, isochrom Wien

He

ll, sch

attig

, gu

t ge

lüfte

t: Bio

nis

ch

wo

hn

en

Woraus besteht Spinnenseide

hauptsächlich?

Protein Chitin

Such in der Vitrine nach

Möglichkeiten, wie wir Spinnenseide

nutzen.

_____________________________________________________________________

Warum ist es so schwierig, Spinnenseide in Spinnenfarmen herzustellen? Was meinst

du?

Spinnen stellen die Seidenproduktion in Gefangenschaft ein

Spinnen sind größtenteils Kannibalen

Spinnen gehen in Gefangenschaft ein

© Marco König, Piclease

Wie schafft es der Gecko an der Decke zu laufen ohne herunterzufallen?

Seine Füße funktionieren wie

kleine Saugnäpfe und haften sich

mit Unterdruck an die Decke.

Seine Füße haben sehr viele feine

Haare, die elektrostatisch an der

Decke haften.

Welche physikalischen Kräfte sind

dafür verantwortlich, dass der Gecko

so gut an der Oberfläche haftet?

________________________________

Wie schafft der Gecko es, seine Füße

wieder zu lösen?

_________________________________

_________________________________

Svdmolen, wikicommons

Kle

ine

Teilc

he

n m

it gro

ße

r Wirk

un

g

Welche Aussagen treffen auf Schwarmintelligenz zu?

Durch das Zusammenspiel einfacher

Akteure erwächst eine höhere Leistung

Schwarmintelligenz kommt durch die

Intelligenz eines einzelnen Anführers

zustande.

Ameisenalgorithmen orientieren sich an der effizienten Futtersuche der Ameisen. Was

hilft den Ameisen dabei? (Mehrere Antworten sind richtig.)

Duftstoffe Fußspuren Ausreißer innerhalb der Ameisengruppe

Verfolgen von Futterkonkurrenten Verfolgen des immer gleichen Wegs

© Richard Bartz, Wikimedia Commons

Pfiffig

org

an

isie

rt wie

die

Am

eis

en

Schau dir den Film an und beschrifte den Ameisenroboter:

© FESTO AG & Co.KG

1. Ladefühler 4. Greifwerkzeuge2. 300 V Erzeugung 5. Stereokameras3. Piezoaktorik/Hebelkinematik