Gummiband-Gitarre im Karton

Was das Kind lernt

• Dass Schall eine Schwingung ist und dass der Karton mit Schallloch sie verstärkt (Resonanz).
• Dass der Ton höher wird, wenn das Band stärker gespannt wird oder der schwingende Teil kürzer ist.
• Dass die halbe Länge denselben Ton eine Oktave höher ergibt (Verhältnis 2:1) und wie die 12 Bünde verteilt sind.
• Dass die Dicke des Bands weniger ausmacht, als man denkt: Am wichtigsten ist die Spannung.
• Durch Vergleichen der Töne nach Gehör oder mit einer Stimm-App zu stimmen.

Vorher vorbereiten

• Miss deinen Karton: Wenn der Deckel nicht 31 × 19 cm misst, behalte die Verankerungen bei 20 mm und die Stege bei 45 mm von jedem Ende und setze das Schallloch auf 2/3 der Länge, von der Halsseite aus gemessen.
• Drucke die Vorlage für das Schallloch (A), die Verstärkungen (B) und das Bundlineal (F) mit 100 % aus.
• Schneide das Schallloch und stich die Löcher vorher, wenn die Kinder klein sind.
• Prüfe, ob die Gummibänder nicht ausgetrocknet sind: Zieh sie auf die doppelte Länge; wenn sie rissig werden, tausche sie aus.
• Halte 3 Ersatzbänder bereit: Beim Stimmen reißt sicher mal eins.

Materialien und Werkzeuge

• Schuhkarton mit Deckel — 1
  ≈ 31 × 19 × 11 cm, aus festem Karton; der Deckel muss gut passen
• Büro-Gummibänder — 5 (+ 3 Ersatz)
  flach gelegt 80–90 mm lang, unterschiedlich breit: 1,5 mm, 3 mm und 6 mm (etwa Nr. 19, 33 und 64)
• Büroklammern — 10
  mittelgroß, 28–33 mm
• Bleistifte — 2
  sechseckig oder rund, Ø 7–8 mm (die Stege)
• Papprolle — 1
  von einer Küchenrolle, Ø 40–45 mm, auf 250 mm gekürzt
• Wellpappe — 1 Stück 10 × 8 cm
  3 mm, für die beiden Ankerverstärkungen
• Fotokarton — 1 Stück 80 × 120 mm
  200 g/m², für das Bundlineal
• Klebeband und Bastelkleber (Weißleim) — 1 Rolle / ein Spritzer
  Packband oder Malerkrepp; Kleber oder Heißkleber für Verstärkungen und Hals

Werkzeuge

• Cuttermesser und Schneidematte — das 80-mm-Schallloch und das Loch für den Hals schneiden Erwachsene
• Vorstecher oder spitzer Schaschlikspieß — die 10 Ankerlöcher mit Ø 3 mm stechen Erwachsene
• Lineal und Bleistift — die Positionen von Schallloch, Verankerungen und Stegen markieren
• Schere — Gummibänder, Verstärkungen und Bundlineal schneiden
• Heißklebepistole (optional) — den Hals schnell festkleben Erwachsene
• Handy mit Stimm-App (optional) — Ton und Frequenz jedes Bands ablesen

Teile und Vorlagen

• A · Schallloch-Vorlage ×1 — Papier
• B · Ankerverstärkung ×2 — Wellpappe 3 mm
• C · Deckel: Markierungsplan ×1 — Deckel des Kartons (Karton)
• D · Stege (Bleistifte) ×2 — Bleistift Ø 7–8 mm
• E · Hals ×1 — Papprolle Ø 40–45 mm
• F · Bundlineal (L = 220 mm) ×1 — Fotokarton 200 g/m²

Schritt für Schritt

1. Markiere den Deckel

   Zeichne mit dem Lineal die Positionen von Teil C auf den Deckel: Steglinien 45 mm und 265 mm vom Halsende entfernt und die Ankermarkierungen 20 mm von jedem Ende, bei 65, 80, 95, 110 und 125 mm von der langen Kante.

   Prüfe: Die beiden Ankerreihen müssen sich genau gegenüberliegen: Miss bei jedem Band 270 mm dazwischen.

2. Schneide das Schallloch Erwachsene

   Klebe Vorlage A mit der Mitte 205 mm vom Halsende und mittig in der Breite auf. Schneide den 80-mm-Kreis mit dem Cuttermesser in mehreren sanften Zügen aus.

   Tipp: Schneide in kurzen Stücken und dreh dabei den Deckel, nicht das Messer.

3. Klebe die Verstärkungen ein

   Klebe die beiden Verstärkungen B mit Bastelkleber innen in den Deckel, jeweils an den Rand des Endes geschoben und mittig in der Breite. Lege 10 Minuten lang ein Gewicht auf jede Verstärkung (ein Buch oder ein volles Glas).

   Prüfe: Gegen das Licht gehalten müssen die Löcher von B auf den Ankermarkierungen liegen.

4. Stich die Ankerlöcher Erwachsene

   Stich mit dem Vorstecher an den 10 Markierungen von außen nach innen durch Deckel und Verstärkung, mit einem Loch von etwa 3 mm. Lege dabei einen großen Radiergummi oder ein Stück Kork unter.

5. Bereite die Gummibänder vor

   Schneide jedes Gummiband einmal durch, sodass ein Streifen von etwa 170 mm entsteht. Sortiere sie vom breitesten zum schmalsten: Das breiteste kommt ins Loch bei 65 mm, das schmalste ins Loch bei 125 mm.

6. Knote das erste Ende fest

   Schiebe das Ende eines Bands von außen nach innen durch das Ankerloch am hinteren Ende. Knote es innen mit einem Doppelknoten an eine Büroklammer, sodass die Klammer quer über dem Loch liegt und nicht herausrutschen kann.

   Prüfe: Zieh von außen am Band: Die Büroklammer muss flach an der Verstärkung anliegen.

7. Spanne und knote das andere Ende

   Führe das Band über den Deckel zum gegenüberliegenden Loch auf der Halsseite, steck es nach innen, zieh es lang und knote es an eine weitere Büroklammer. Spanne jedes Band etwas stärker als das vorige: das breiteste auf etwa das 2-Fache seiner Länge, das schmalste auf etwa das 2,5-Fache.

   Tipp: Mach erst eine Schleife, bis du den Klang geprüft hast; danach einen Doppelknoten.

8. Schließe den Karton

   Wiederhole das mit allen 5 Bändern und setze den Deckel auf den Karton. Klebe die Ecken des Deckels mit 4 Stücken Klebeband fest, damit er nicht lose mitschwingt.

9. Setze die Stege ein

   Heb die 5 Bänder an und schieb einen Bleistift auf der 45-mm-Linie darunter und einen weiteren auf der 265-mm-Linie. Klebe beide Enden jedes Bleistifts mit einem Stück Klebeband am Deckel fest, damit sie nicht wegrollen.

   Prüfe: Kein Band darf zwischen den beiden Bleistiften den Deckel berühren (es liegt etwa 7 mm darüber).

10. Klebe das Bundlineal auf

    Schieb das Lineal F unter den Bändern hindurch und steck seine linke Kante unter den Bleistift auf der Halsseite bis zur 45-mm-Linie (der Stift ragt auf beiden Seiten von F heraus): So liegt die Kante genau unter der Mitte des Bleistifts, wo die Bänder aufliegen. Richte es in der Breite mittig aus (55 bis 135 mm) und klebe es mit einem Stück Klebeband an der rechten Kante fest.

    Prüfe: Strich 12 muss 110 mm von der Mitte des Bleistifts entfernt liegen (die Hälfte der 220 mm Band), und das Lineal muss etwa 10 mm über das erste und das letzte Band hinausragen.

11. Baue den Hals an Erwachsene

    Zeichne den Umriss der Rolle mittig auf die kurze Wand auf der Halsseite, auf halber Höhe (Mitte 55 mm über dem Boden). Schneide den Kreis aus, steck die Rolle 30 mm hinein und klebe sie außen mit Heißkleber oder mit 4 Streifen Klebeband über Kreuz fest.

    Prüfe: Halte die Gitarre waagerecht am Hals: Er darf sich nicht verbiegen.

12. Stimme und spiele

    Zupf jedes Band mit dem Finger über dem Schallloch. Wenn zwei gleich klingen, knote eins auf und spann es stärker. Drück dann ein Band am Strich 12 des Lineals herunter und zupf noch einmal: Es muss derselbe Ton klingen, nur höher (eine Oktave).

    Tipp: Eine Stimm-App auf dem Handy zeigt dir Ton und Hertz jedes Bands.

Funktioniert es? Der Test

Zupf jedes Band über dem Schallloch bei geschlossenem Deckel; wiederhole es mit der Hand über dem Schallloch und ohne Deckel.

Was passieren soll: Die 5 Bänder geben 5 verschiedene Töne, etwa zwischen 80 und 300 Hz, vom tiefsten (am wenigsten gespannt) bis zum höchsten. Mit geschlossenem Karton klingt es deutlich lauter als das Band allein; am Strich 12 gedrückt steigt der Ton um eine Oktave (doppelte Frequenz).

Wenn etwas nicht klappt

• Es klingt nur ein dumpfes „Tock“ — Das Band berührt zwischen den Stegen den Deckel oder das Lineal. Lösung: Prüfe die Bleistifte: Das Band muss 6–8 mm frei in der Luft liegen. Wenn das Lineal zu dick ist, nimm Papier statt Fotokarton.
• Der Deckel knittert oder sackt ein — Zu viel Spannung ohne Verstärkung. Lösung: Klebe die Verstärkungen B gut fest und dehne die Bänder nicht mehr als auf das 2,5-Fache ihrer Länge.
• Die Büroklammer rutscht durchs Loch — Loch zu groß oder Klammer parallel zum Loch. Lösung: Leg die Klammer quer oder nimm ein 25-mm-Stück Holzstäbchen als Sperre.
• Zwei Bänder geben denselben Ton — Sie haben dieselbe Spannung. Lösung: Knote eins auf und spann es stärker oder schwächer; oder heb den Steg dieses Bands mit einem kleinen Stück Karton darunter etwas an und verschieb ihn ein wenig.
• Ein Band reißt beim Stimmen — Ausgetrocknetes Band oder mehr als auf das 3-Fache gedehnt. Lösung: Nimm neue Bänder und dehne sie nicht über das 2,5-Fache ihrer Ausgangslänge.
• Brummen beim Spielen — Deckel oder Hals schwingen lose mit. Lösung: Klebe den Deckel an den 4 Ecken mit Klebeband fest und verstärke den Hals.

Sicherheit

• Das Cuttermesser benutzt nur ein Erwachsener, mit Schneidematte und Metalllineal.
• Gespannte Gummibänder können abspringen und treffen: Geh beim Stimmen nicht mit dem Gesicht nah heran und zieh nie in Richtung Augen; eine Sonnen- oder Schwimmbrille ist eine gute Idee.
• Der Vorstecher ist spitz: Der Erwachsene sticht mit dem Karton auf einem Radiergummi oder Kork, nie auf der Hand.
• Büroklammern und Gummibänder sind Kleinteile: von Kindern unter 3 Jahren fernhalten.

Die Wissenschaft dahinter

Für die Kinder

Wenn du ein gespanntes Gummiband zupfst, bewegt es sich ganz schnell hin und her: Das ist eine Schwingung. Das Band schiebt die Luft an, und die Luft trägt den Klang bis zu deinen Ohren. Allein klingt es leise, aber der hohle Karton schwingt mit und macht den Klang viel größer, wie wenn du in einer Höhle sprichst. Wenn du das Band stärker spannst, schwingt es schneller und klingt höher; wenn du es durch Drücken kürzer machst, klingt es auch höher.

Für Erwachsene

Eine gespannte Saite schwingt mit einer Grundfrequenz f = (1/2L)·√(T/μ), wobei L die schwingende Länge ist (hier 220 mm zwischen den Bleistiften), T die Spannung und μ die Masse pro Längeneinheit. Halbiert man L, verdoppelt sich f (Oktave); jeder temperierte Bund verkürzt die Saite um den Faktor 2^(−1/12) ≈ 0,944, deshalb liegt Strich n bei L·(1 − 2^(−n/12)) vom Steg. Beim Gummi hängen T und μ vom Querschnitt ab: Ein doppelt so breites Band hat das doppelte μ und bei gleicher Dehnung ungefähr die doppelte T, daher ist seine Frequenz fast gleich. Die Dicke ändert die Tonhöhe kaum; entscheidend ist die Dehnung (stärker gedehnt: mehr T und weniger μ, weil das Band dünner wird). Das Band allein bewegt sehr wenig Luft; die Bleistifte übertragen die Schwingung auf den Deckel, der als abstrahlende Platte wirkt, und der Karton mit seinem Schallloch bildet einen Helmholtz-Resonator (bei ≈ 6,5 Litern und einem 80-mm-Loch etwa 150–200 Hz), der die tiefen Töne verstärkt. Deckt man das Loch ab, fällt diese Resonanz weg und der Klang wird dumpf.

• Schwingung: schnelle Hin- und Herbewegung.
• Frequenz: wie viele Schwingungen es in einer Sekunde gibt; man misst sie in Hertz (Hz).
• Spannung: wie stark die Saite gedehnt und straff ist.
• Resonanzkörper: Hohlraum, der mit der Saite mitschwingt und den Klang lauter macht.
• Oktave: derselbe Ton, nur höher, mit doppelter Frequenz.

Nach Alter

• 5–7 Jahre: Der Erwachsene schneidet das Schallloch, sticht die Löcher und knotet die Bänder fest. Das Kind setzt die Bleistifte ein, klebt den Hals mit Klebeband an, verziert und probiert aus: stärker gespannt = höher.
• 8–10 Jahre: Sie knoten und stimmen die Bänder selbst, benutzen das Bundlineal und prüfen die Oktave am Strich 12.
• 11–12 Jahre: Sie stimmen die 5 Bänder mit der App auf eine pentatonische Tonleiter (C, D, E, G, A), messen Frequenzen und überprüfen die Formel f ∝ 1/L durch Verschieben des Stegs.

In der Gruppe oder in der Klasse

Jedes Kind bringt seinen Schuhkarton mit; Zweierteams, die sich beim Spannen helfen. Pro Klasse: 150 Gummibänder, 300 Büroklammern, 50 Bleistifte und 25 Papprollen. Vorher: Der Erwachsene schneidet die Schalllöcher und sticht die Deckel (15 min für 25 Kartons mit Vorlage). Einheit von 60 min: 10 min Vorführung, 35 min Bauen und Stimmen, 15 min „Orchester“, das in Gruppen ein einfaches Lied spielt.

Challenges

• Stimme die 5 Bänder so, dass du „Alle meine Entchen“ oder „Morgen kommt der Weihnachtsmann“ spielen kannst.
• Baue einen Bass: einen größeren Karton mit langen Bändern von 8–10 mm.
• Führe die Bänder mit einem dritten Steg am Ende der Rolle über den Hals, damit du einen echten Gitarrenhals hast.
• Ergänze einen Kapodaster: eine Wäscheklammer mit einem Gummiband, die alle Saiten an einem Strich herunterdrückt.

Weitere kostenlose Projekte

• Schnurtelefon
• Tonleiter aus Flaschen
• Trichter-Stethoskop

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