Burg mit Zugbrücke

Was das Kind lernt

• Dass die Brücke ein Hebel ist: Sie dreht sich um das Scharnier, und die Schnur zieht an der Spitze, dem entferntesten Punkt, damit man weniger Kraft braucht.
• Dass eine hoch liegende Führung die Richtung der Kraft ändert (wie eine feste Rolle): Du ziehst nach hinten und die Brücke geht hoch.
• Warum die Führung höher liegen muss, als die Brücke lang ist, damit sie sich ganz schließen lässt.
• Wie man ein echtes Scharnier baut: mit einer Achse, die sich in Lagern (den Strohhalmen) dreht.

Vorher vorbereiten

• Die Mauer A misst 380 × 215 mm und passt nicht auf ein A4-Blatt: Drucke sie auf zwei Blätter und klebe sie zusammen, oder zeichne sie direkt mit dem Lineal nach den Maßen.
• Schneide Tor und Zinnen mit dem Cuttermesser vor, wenn die Kinder jünger als 9 Jahre sind.
• Prüfe, ob sich der Schaschlikspieß locker im Strohhalm dreht.
• Schneide die Schnüre zu: 2 Stücke à 40 cm.
• Wenn du Bastelkleber benutzt, leg Wäscheklammern zum Festhalten beim Trocknen bereit.

Materialien und Werkzeuge

• Wellpappe — 2 Bögen: 40 × 22 cm (Mauer) und 30 × 26 cm (Grundplatte) + Reste
  einwellig, 3–4 mm (großer, zerlegter Versandkarton)
• Gerade Strohhalme — 2
  Ø 6 mm (Scharnier und Führungen)
• Schaschlikspieß (Holzspieß) — 1
  Ø 3 mm, gerade, auf 160 mm gekürzt
• Dünne Schnur — 1 m
  Küchengarn, Baumwollschnur oder Paketschnur 1–2 mm
• Zuggriff — 1
  Flaschendeckel oder Schlüsselring, um die Schnüre hinten anzubinden
• Klebeband — 1 Rolle
  Malerkrepp oder Paketklebeband
• Bastelkleber (Weißleim) oder Heißklebesticks — 1 Flasche / 2 Sticks
  für Mauer, Grundplatte und Strohhalme
• Filzstifte oder Temperafarben — nach Belieben
  Steine, Bretter der Brücke, blauer Burggraben
• Klopapierrollen (optional) — 2
  als Ziertürme an den Seiten der Mauer

Werkzeuge

• Cuttermesser, Metalllineal und Schneidematte — Mauer, Tor und Zinnen schneiden Erwachsene
• Schere — Strohhalme, Brücke und Schnur schneiden
• Vorstecher oder spitzer Bleistift — Löcher für die Führungen (6 mm) und in den Ecken der Brücke (3 mm) Erwachsene
• Leerer Kugelschreiber — die Falzlinien der Mauer rillen
• Heißklebepistole (optional) — Scharnier und Mauer schneller auf die Grundplatte kleben Erwachsene

Teile und Vorlagen

• A · U-förmige Mauer ×1 — Wellpappe 3–4 mm
• B · Brücke ×1 — Wellpappe 3–4 mm
• C · Grundplatte mit Burggraben ×1 — Wellpappe 3–4 mm
• D · Scharnier-Strohhalme ×3 — Strohhalm Ø 6 mm
• E · Scharnierachse ×1 — Schaschlikspieß Ø 3 mm
• F · Schnurführungen ×2 — Strohhalm Ø 6 mm
• G · Anschlagklotz ×5 — Wellpappe 3–4 mm

Schritt für Schritt

1. Schneide die Mauer aus Erwachsene

   Zeichne die Mauer A (380 × 215 mm mit Zinnen von 20 × 15 mm) so auf den Karton, dass die Kartonwellen senkrecht verlaufen. Schneide den Umriss, das Tor (90 × 130 mm) und die V-Kerbe am linken Rand aus.

   Prüfe: Das Tor sitzt mittig im Mittelteil und ist 90 mm breit.

2. Stich die Führungen Erwachsene

   Stich die zwei Löcher für die Führungen, 185 mm über der Unterkante und 40 mm links und rechts der Tormitte, mit einem Bleistift, bis ein Strohhalm hineinpasst (6 mm). Steck in jedes ein 12-mm-Stück Strohhalm und klebe es mit einem Tropfen Kleber fest.

   Prüfe: Eine Schnur läuft durch jede Führung, ohne hängen zu bleiben.

3. Falte die Mauer zum U

   Rille die zwei Falzlinien (100 mm von jeder Seite) mit dem leeren Kugelschreiber und dem Lineal. Falte die zwei Seitenteile um 90° nach hinten: Die Mauer bildet ein U mit dem Tor vorne.

4. Klebe die Mauer auf die Grundplatte Erwachsene

   Klebe das U entlang der markierten Umrisse auf die Grundplatte C, mit der vorderen Mauer auf der Linie 120 mm von der Hinterkante. Nimm Bastelkleber oder Heißkleber und verstärke innen mit Klebeband.

   Prüfe: Die Mauer steht senkrecht: Prüfe es mit einem Geodreieck oder einem Buch.

5. Bereite die Brücke vor Erwachsene

   Schneide die Brücke B (100 × 140 mm) mit den Kartonwellen in Längsrichtung aus. Zeichne die Bretter auf. Ein Erwachsener sticht mit dem Vorstecher die zwei 3-mm-Löcher, 10 mm von der Spitze und 10 mm von jeder Seite.

6. Klebe die Hülse der Brücke an Erwachsene

   Schneide ein 96-mm-Stück Strohhalm (D) ab und klebe es mit Bastelkleber oder Heißkleber auf der Unterseite der Brücke entlang der Scharnierkante, genau am Rand.

7. Baue das Scharnier Erwachsene

   Schieb den 160-mm-Spieß (E) durch den Strohhalm der Brücke. Fädle auf jedes Ende ein 20-mm-Stück Strohhalm (D). Leg die Brücke vor das Tor auf die Grundplatte und klebe die zwei kurzen Strohhalmstücke links und rechts der Brücke an die Mauer, direkt an der Grundplatte.

   Prüfe: Heb die Brücke mit dem Finger an: Sie dreht sich frei von liegend bis senkrecht, ohne an der Mauer zu schleifen.

8. Klebe den Anschlagklotz an

   Klebe 5 Kartonrechtecke von 30 × 20 mm aufeinander (15 mm dick) und klebe den Klotz G mittig über dem Tor an die Mauer, 135 mm über der Grundplatte. So stoppt die Brücke bei etwa 84° und senkt sich wieder von allein.

9. Binde die Schnüre an

   Fädle eine 40-cm-Schnur durch jedes Loch an der Spitze der Brücke und mach unten einen Doppelknoten. Führe jede Schnur nach oben und steck sie von außen nach innen durch ihre Führung in die Burg.

   Prüfe: Die zwei Schnüre laufen gerade und parallel nach oben, ohne sich zu kreuzen.

10. Verbinde die Schnüre mit dem Zuggriff

    Spanne bei heruntergelassener Brücke beide Schnüre gleichzeitig hinter der Burg und binde sie gleich lang zusammen an den Deckel oder Ring. Schneide den Rest 2 cm hinter dem Knoten ab.

    Tipp: Geht die Brücke schief hoch, löse den Knoten und kürze die Schnur auf der Seite, die unten bleibt.

11. Teste den Mechanismus

    Zieh den Zuggriff langsam nach hinten: Die Brücke muss gerade bis zum Klotz hochgehen und das Tor verschließen. Lass langsam los: Sie muss sich von allein senken, bis sie auf der Grundplatte liegt.

    Prüfe: Sie geht 10-mal hintereinander hoch und runter, ohne zu klemmen.

12. Einhaken, damit sie oben bleibt

    Führe die Schnüre bei hochgezogener Brücke zur Hinterkante der linken Mauer und klemm sie in die V-Kerbe: Die Brücke bleibt geschlossen. Zum Herunterlassen nimm sie aus der Kerbe.

13. Verziere sie und füge den Burggraben hinzu

    Male die Steine der Mauer und den blauen Burggraben vor dem Tor auf die Grundplatte (30 bis 120 mm von der Mauer). Klebe die Klopapierrollen als Türme an die Seiten, ohne Führungen oder Schnüre zu verdecken.

Funktioniert es? Der Test

Zieh die Brücke 10-mal hoch und lass sie wieder herunter. Setz dann eine Figur von ≈ 10 g auf die Spitze und zieh sie erneut hoch.

Was passieren soll: Die Brücke geht gerade bis ≈ 84° hoch und verschließt das Tor (90 × 130 mm) vollständig, mit einem Zugweg von etwa 17 cm; beim Loslassen senkt sie sich von allein. Mit der Figur darauf geht sie ebenfalls hoch, am Anfang spürt man etwas mehr Kraft.

Wenn etwas nicht klappt

• Die Brücke geht nicht ganz hoch — Die Führungen liegen niedriger, als die Brücke lang ist, oder die Schnur reibt am Lochrand. Lösung: Prüfe, ob die Führungen 185 mm hoch liegen und das Strohhalmstück drin haben. Hast du die Maße geändert, muss die Führung mindestens 3 cm höher liegen, als die Brücke lang ist.
• Sie geht schief hoch — Die zwei Schnüre sind nicht gleich lang. Lösung: Binde die Schnüre bei heruntergelassener Brücke neu an den Zuggriff und spanne dabei beide gleichzeitig.
• Das Scharnier schleift oder klemmt — Die Hülsen an der Mauer fluchten nicht mit dem Strohhalm der Brücke oder es ist Kleber hineingelaufen. Lösung: Lös eine Hülse und klebe sie mit eingestecktem Spieß neu an, damit sie fluchtet. Bewege die Brücke, während der Kleber trocknet.
• Die Brücke senkt sich beim Loslassen nicht — Sie steht senkrecht oder lehnt an der Mauer (ihr Gewicht liegt nach innen). Lösung: Klebe den Anschlagklotz G an (oder füge eine Lage hinzu), damit sie vor der Senkrechten stoppt.
• Die Mauer knickt beim Ziehen ein — Dünner Karton oder Falzkanten schlecht auf die Grundplatte geklebt. Lösung: Klebe innen in die Ecken des U eine Verstärkung aus Karton und zieh nach hinten, nicht nach oben.
• Die Schnur rutscht aus der Kerbe — Kerbe zu weit offen. Lösung: Wickle die Schnur einmal um eine Wäscheklammer, die an die Mauer geklebt ist.

Sicherheit

• Das Cuttermesser benutzt ein Erwachsener mit Metalllineal und Schneidematte; die Ecken des Tors werden nach außen geschnitten, nie in Richtung Hand.
• Heißkleber verbrennt: Der Erwachsene klebt.
• Schneide die scharfe Spitze des Schaschlikspießes vor dem Einbau ab.
• Wickle dir die Schnur nicht um die Finger oder den Hals; zieh nur am Zuggriff.

Die Wissenschaft dahinter

Für die Kinder

Die Brücke ist wie eine Wippe, die nur eine Hälfte hat: Sie dreht sich um das Scharnier, das ist ihr Drehpunkt. Wenn du sie an der Spitze hochziehst, ist es leicht – so wie eine Tür leicht aufgeht, wenn du weit weg von den Angeln drückst. Die Schnur geht hoch zu einem Loch oben in der Mauer und ändert dort die Richtung: Du ziehst nach hinten und die Brücke geht nach oben. Lässt du los, zieht das Gewicht der Brücke sie wieder nach unten.

Für Erwachsene

Die Brücke ist ein einseitiger Hebel: Der Drehpunkt ist das Scharnier, die Last (ihr Gewicht) greift in der Mitte bei 70 mm an und die Kraft der Schnur an der Spitze bei 130 mm. Entscheidend ist das Drehmoment: T·d = P·70·cos θ, wobei d der senkrechte Abstand vom Scharnier zur Wirkungslinie der Schnur ist. Mit der Führung in 185 mm Höhe und waagerechter Brücke gilt d = 130·185/√(130² + 185²) ≈ 106 mm, die nötige Zugkraft ist also T ≈ 0,66·P; beim Hochgehen nimmt das Moment des Gewichts mit cos θ ab und das Hochziehen wird leichter. Die Führung wirkt wie eine feste Rolle: Sie verringert die Kraft nicht, ändert aber ihre Richtung und ihren Angriffspunkt. Damit die Brücke ganz schließt, muss die Führung höher liegen als die Spitze der senkrechten Brücke (185 mm > 130 mm + Scharnierhöhe); sonst geht d vor Erreichen von 90° gegen null und die nötige Kraft schießt in die Höhe: Deshalb lässt sich bei Proportionen wie 30 cm Brücke und 25 cm Turm die Brücke nicht ganz hochziehen. Der Anschlag bei ≈ 84° hält den Schwerpunkt außerhalb der Drehachse, sodass das Moment des Gewichts die Brücke beim Loslassen in die untere Stellung zurückbringt. Die Strohhalme wirken als Gleitlager auf dem Spieß.

• Hebel: Stange, die sich um einen Drehpunkt dreht und hilft, Dinge mit weniger Kraft zu bewegen.
• Scharnier: Verbindung, durch die sich ein Teil um eine Achse drehen kann, wie bei Türen.
• Rolle: Rad oder Führung, das die Richtung eines Seils ändert.
• Drehmoment: wie stark eine Kraft etwas dreht: Kraft mal Abstand zur Achse.
• Anschlag: Teil, das eine Bewegung an einer Stelle stoppt.

Nach Alter

• 5–7 Jahre: Der Erwachsene schneidet Mauer, Tor und Brücke und baut das Scharnier; das Kind klebt die Strohhalm-Führungen ein, bindet die Schnüre an, testet den Mechanismus und verziert Burg und Burggraben.
• 8–10 Jahre: Sie bauen alles außer den Schnitten mit dem Cuttermesser; die Schnüre stellen sie selbst so ein, dass die Brücke gerade hochgeht.
• 11–12 Jahre: Sie berechnen die nötige Kraft mit der Drehmomentformel und vergleichen sie mit der Gummiband-Federwaage. Challenge: eine Seilwinde mit Kurbel (Spieß und Garnrolle) einbauen, um die Brücke durch Drehen hochzuziehen.

In der Gruppe oder in der Klasse

Teams zu dritt, eine Burg pro Team. Vorher: Mauern (Tore mit dem Cuttermesser), Grundplatten und Brücken vorschneiden, Spieße und Schnüre zuschneiden. Einheit von 75 Min.: 10 Min. Erklärung mit einem Lineal als Hebel, 45 Min. Bauen, 20 Min. Testen und Verzieren. Zum Schluss die Burgen zu einer „ummauerten Stadt“ mit gemeinsamem Burggraben aus blauem Papier verbinden.

Challenges

• Baue eine Seilwinde mit Kurbel: ein waagerechter Spieß quer durch die Seitenteile der Burg, auf den sich die Schnüre wickeln.
• Füge ein Fallgitter hinzu, das hinter dem Tor in Strohhalm-Führungen senkrecht hoch- und runterfährt.
• Lass die Brücke mit einem Gegengewicht hochgehen (ein Beutel mit Münzen an der Schnur), sodass ein kleiner Stoß genügt.
• Entwirf eine zweiteilige Brücke, die sich in der Mitte öffnet, wie die Tower Bridge.

Weitere kostenlose Projekte

• Turm aus Spaghetti und Marshmallows
• Windrad mit vier Flügeln
• Ziehharmonika-Brücke aus Papier
• Hebel-Katapult
• Flatternde Fledermaus mit Kurbel
• Hydraulischer Lastenaufzug
• Seilzugkran mit Kurbelwinde
• Spiral-Wasserheber
• Tisch, der zu schweben scheint
• Baggerarm mit Spritzen
• Kettenreaktion auf dem Tisch
• Kran mit Zahnrad und Ritzel

Alle Projekte ansehen