Schnurtelefon

Was das Kind lernt

• Dass Schall eine Schwingung ist und ein Medium (Luft, Schnur, Holz) braucht, um sich auszubreiten.
• Dass eine gespannte Schnur Schwingungen über dieselbe Entfernung viel besser überträgt als Luft, und eine lockere oder streifende Schnur sie verliert.
• Dass der Becherboden wie eine Membran wirkt: Er wandelt Luftschwingungen in Schnurschwingungen um und umgekehrt (genau wie ein Mikrofon und ein Lautsprecher).
• Materialien geordnet zu vergleichen: immer nur eine Sache auf einmal ändern (Schnur, Becher, Entfernung).

Vorher vorbereiten

• Drucke Teil A (Zentrierhilfe) mit 100 % aus oder zeichne den Becherboden auf Papier und finde die Mitte, indem du es zweimal faltest.
• Wenn die Kinder jünger als 7 Jahre sind, stich die Löcher selbst vor der Einheit.
• Such dir einen Platz mit mindestens 6 m gerader Strecke ohne Hindernisse (langer Flur, Hof, Park).
• Wenn du Baumwollschnur verwendest, ziehe sie 3–4 Mal über eine kalte Kerze: So überträgt sie besser und franst nicht aus.

Materialien und Werkzeuge

• Becher — 2
  aus festem Kunststoff oder gewachstem Papier, etwa 200 ml (Ø 7 cm Öffnung, Ø 5 cm Boden, 9 cm hoch); beide gleich
• Schnur — 5 m (bis 15 m)
  Küchengarn, dünne Paketschnur oder Nylon-Angelschnur mit 0,3–0,5 mm
• Zahnstocher — 1
  man braucht 2 Stücke à 15 mm
• Klebeband — 2 Stücke à 2 cm
  um das Loch innen zu verstärken
• Knete — 1 Kugel mit 2 cm
  Stütze innen am Boden beim Durchstechen; danach wieder entfernen
• Kerze oder Wachsstange (optional) — 1
  um eine Baumwollschnur zu wachsen, damit sie besser überträgt
• Sticker oder Filzstifte — nach Belieben
  um die Becher außen zu verzieren

Werkzeuge

• Reißzwecke oder dicke Nadel — die Mitte des Bodens durchstechen (1–1,5 mm), innen mit Knete als Stütze Erwachsene
• Schere — die Schnur abschneiden und den Zahnstocher teilen
• Maßband oder Zollstock — die Schnur und die Testentfernungen messen
• Stopfnadel oder ein Stück gebogener Draht (optional) — die Schnur durch das Loch fädeln, wenn es schwer geht

Teile und Vorlagen

• A · Zentrierhilfe für den Becherboden ×2 — Papier
• B · Zahnstocher-Stopper ×2 — Zahnstocher
• C · Schnur ×1 — gewachstes Küchengarn oder Angelschnur 0,3–0,5 mm

Schritt für Schritt

1. Wähle die Becher aus und bereite sie vor

   Nimm zwei gleiche Becher mit etwa 200 ml. Drück vorsichtig mit einem Finger auf den Boden: Er muss fest und flach sein, ohne Risse. Verziere sie jetzt außen mit Stickern oder Filzstiften (später ist es schwieriger).

   Prüfe: Beide Becher haben einen glatten Boden, der sich beim Drücken nicht verbeult.

2. Markiere die Mitte

   Schneide die Zentrierhilfe A in der Größe deines Bodens aus (50, 40 oder 30 mm) und klebe sie mit Klebeband unter den Boden jedes Bechers. Der Mittelpunkt zeigt, wo das Loch hinkommt.

3. Stich das Loch Erwachsene

   Drück eine Knetkugel von etwa 2 cm innen im Becher gegen die Mitte des Bodens und stell den Becher umgedreht auf den Tisch: Die Knete stützt den Boden, damit er nicht eindellt. Stich mit einer Reißzwecke oder dicken Nadel von außen nach innen durch die Mitte, bis sie in der Knete steckt. Nimm die Knete heraus. Das Loch soll 1–1,5 mm groß sein, nur etwas dicker als die Schnur.

   Tipp: Wenn der Becher aus Papier ist, klebe vorher ein Stückchen Klebeband innen auf den Boden: Dann reißt das Loch beim Ziehen nicht aus.

4. Bereite die Stopper vor

   Teile einen Zahnstocher mit der Schere in zwei Stücke à 15 mm (B) und entferne dabei die Spitzen. Schneide 5,2 m Schnur (C) ab und miss sie dazu mit dem Maßband auf dem Boden ab.

5. Fädle die Schnur durch den ersten Becher

   Steck ein Ende der Schnur von außen durch das Loch im Boden und zieh es etwa 10 cm aus der Becheröffnung heraus. Wenn die Schnur ausfranst, dreh das Ende mit etwas Klebeband zusammen oder nimm eine Stopfnadel.

6. Binde den ersten Stopper an

   Binde das Ende der Schnur mit einem festen Doppelknoten an die Mitte eines Zahnstocherstücks. Zieh die Schnur von außen, bis der Zahnstocher innen flach am Boden liegt. Schneide den Rest 5 mm hinter dem Knoten ab.

   Prüfe: Zieh kräftig an der Schnur: Der Zahnstocher darf nicht durch das Loch rutschen oder sich aufstellen.

7. Baue den zweiten Becher an

   Wiederhole das mit dem anderen Becher am anderen Schnurende: Fädle die Schnur von außen durch den Boden, binde sie an den zweiten Zahnstocher und zieh, bis der Zahnstocher am Boden anliegt.

   Prüfe: Die Öffnungen beider Becher zeigen nach außen, eine an jedem Ende der Schnur.

8. Geht auseinander, bis sie gespannt ist

   Jede Person nimmt einen Becher, und ihr geht in entgegengesetzte Richtungen, bis die Schnur bei 5 m gerade ist. Zieht nur so weit, dass sie nicht durchhängt, aber nicht so stark, dass sich der Boden verformt.

   Prüfe: Die Schnur bildet eine gerade Linie und berührt weder Boden, Bäume, Ecken noch Menschen.

9. Sprich und hör zu

   Einer drückt die Becheröffnung rund um den Mund und spricht mit normaler, deutlicher Stimme. Der andere legt den Rand seines Bechers rund um das Ohr an (nicht hineinstecken) und hält sich das andere Ohr mit der Hand zu. Danach tauscht ihr.

   Tipp: Wechselt euch ab und sagt am Ende jedes Satzes „Over“, wie Funkamateure: Wenn ihr beide gleichzeitig sprecht, versteht man nichts.

10. Prüfe den Unterschied

    Wiederholt denselben Satz mit lockerer Schnur (geht 50 cm aufeinander zu) und dann mit gespannter Schnur, die eine dritte Person in der Mitte mit zwei Fingern berührt. Vergleicht, was ihr jeweils hört.

    Prüfe: Bei lockerer oder zusammengedrückter Schnur verschwindet die Stimme fast; wenn du loslässt und wieder spannst, kommt sie zurück.

Funktioniert es? Der Test

In 5 m Entfernung, bei gespannter Schnur, flüstert einer ein geheimes Wort in den Becher. Der andere hört es mit dem Becher und dann ohne Becher (nur über die Luft).

Was passieren soll: Mit dem Becher versteht man das geflüsterte Wort deutlich; ohne Becher hört man in 5 m kein Flüstern. Mit guter Schnur und festen Bechern funktioniert es bis 15–20 m.

Wenn etwas nicht klappt

• Man hört nichts — Die Schnur ist locker oder streift etwas (Boden, Ecke, Hand). Lösung: Geht weiter auseinander, bis sie gerade ist, und sucht eine Strecke ohne Hindernisse.
• Der Zahnstocher rutscht durch das Loch — Das Loch ist zu groß oder der Zahnstocher zu kurz. Lösung: Nimm ein Zahnstocherstück von 15–20 mm, in der Mitte festgebunden, oder einen Knopf. Klebe ein großes Loch mit Klebeband zu und stich ein neues.
• Man hört nur sehr leise — Dicke, flauschige Schnur oder Becher aus weichem Kunststoff. Lösung: Nimm dünne Angelschnur oder gewachste Schnur und Becher aus festem Kunststoff oder Joghurtbecher.
• Der Becherboden reißt beim Ziehen — Papierbecher ohne Verstärkung oder zu viel Spannung. Lösung: Verstärke den Boden innen mit einem Stück Klebeband und zieh weniger fest: Es reicht, wenn die Schnur nicht durchhängt.
• Man hört ein Reibegeräusch oder Summen — Die Finger berühren die Schnur oder der Zahnstocher vibriert am Boden. Lösung: Halte den Becher nur seitlich fest. Wenn der Zahnstocher vibriert, klebe ihn mit einem Stückchen Klebeband am Boden fest.
• Man hört etwas, versteht es aber nicht — Es wird zu laut oder zu schnell gesprochen, und der Becher übersteuert. Lösung: Sprich mit normaler Stimme, langsam und deutlich. Schreien hilft nicht.

Sicherheit

• Bei Kindern unter 7 Jahren hantiert ein Erwachsener mit der Reißzwecke oder Nadel; stütze den Boden innen mit Knete und halte den Becher seitlich fest, nie mit der Hand unter der Stelle, die du durchstichst.
• Die Zahnstocherstücke sind Kleinteile: außer Reichweite von Kindern unter 3 Jahren.
• Spannt die Schnur nicht quer über Durchgänge, Treppen oder Radwege: Jemand kann stolpern oder mit dem Hals hängen bleiben.
• Schrei nicht in den Becher, wenn der andere ihn am Ohr hat, und zieh nicht ruckartig an der Schnur, während er zuhört.
• Wenn du Dosen verwendest, feile die Ränder ab und decke sie mit Isolierband ab: Sie schneiden.

Die Wissenschaft dahinter

Für die Kinder

Wenn du sprichst, bringt deine Stimme die Luft zum Zittern, und dieses Zittern lässt den Becherboden zittern wie das Fell einer Trommel. Der Boden zieht ganz, ganz schnell an der Schnur und lässt wieder los, und das Zittern läuft über die Schnur bis zum anderen Becher. Dort zittert der Boden wieder und bewegt die Luft am Ohr deines Freundes, der deine Stimme hört. Ist die Schnur locker, geht das Zittern verloren – so wie wenn du versuchst, jemanden mit einem schlaffen Seil zu schubsen.

Für Erwachsene

Schall ist eine mechanische Druckwelle. Beim Sprechen schwankt der Luftdruck im Becher (≈ 100–4000 Hz bei der Stimme) und bringt den Boden zum Schwingen, der als an die Schnur gekoppelte Membran wirkt. Die gespannte Schnur überträgt die Störung als Longitudinalwelle (und teilweise als Transversalwelle) mit einer Geschwindigkeit, die von ihrer Steifigkeit und Spannung abhängt: mehrere hundert bis tausend m/s bei Nylon gegenüber 343 m/s in Luft. Entscheidend ist nicht die Geschwindigkeit, sondern die Dämpfung: In Luft verteilt sich die Energie auf eine Kugel und nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab, während die Schnur sie mit geringem Verlust in eine einzige Richtung leitet. Die zweite Membran wandelt die Schwingung der Schnur am Ohr wieder in Druckwellen um. Ist die Schnur locker, kann sie keine Längskraft übertragen und die Energie geht verloren; streift sie einen Gegenstand, geht die Schwingung auf diesen über (Dämpfung). Deshalb funktionieren glatte, wenig dehnbare und leichte Schnüre (Angelschnur, gewachste Schnur) und steife, leichte Membranen (fester Kunststoff) am besten. Es ist dasselbe Wandlerprinzip wie bei Mikrofon und Kopfhörer, nur dass das Signal dort als elektrischer Strom übertragen wird.

• Schwingung: schnelle Hin-und-her-Bewegung; Schall ist Schwingung.
• Spannung: wie straff die Schnur gezogen ist; nötig, damit sie die Schwingung überträgt.
• Membran: dünne Fläche, die mit dem Schall schwingt (hier der Becherboden).
• Medium: Stoff, durch den sich Schall ausbreitet: Luft, Wasser, Schnur, Holz ...
• dämpfen: eine Schwingung bremsen, bis sie erlischt.

Nach Alter

• 5–7 Jahre: Der Erwachsene sticht die Löcher und bindet die Zahnstocher an. Das Kind verziert die Becher, misst die Schnur mit dem Maßband ab und spielt Geheimwörter. Konzentriere dich auf „Wenn es zittert, klingt es“, indem ihr beim Sprechen die Hand an den Hals legt.
• 8–10 Jahre: Sie bauen das ganze Telefon (Hilfe nur beim Stechen). Sie vergleichen Schnüre und Becher mit der Tabelle von 0 bis 3 und entdecken, was passiert, wenn man die Schnur zusammendrückt.
• 11–12 Jahre: Sie planen ein kontrolliertes Experiment (nur eine Variable) und suchen die maximale Entfernung. Challenge: eine Telefonzentrale mit 3–4 Bechern bauen und herausfinden, warum sich die Schnüre besser nicht kreuzen sollten.

In der Gruppe oder in der Klasse

Paare: ein Telefon pro Paar (2 Becher, 5,2 m Schnur, 1 Zahnstocher). Der Erwachsene sticht vorher alle Becher. Einheit von 45 min im Hof: 15 min Bauen, 15 min freies Testen, 15 min „Entfernungswettbewerb“ und Y-Netz mit mehreren Paaren. Markiere mit Kreide Linien bei 5, 10 und 15 m und halte zwischen den Paaren mindestens 2 m Abstand, damit sich die Schnüre nicht kreuzen.

Challenges

• Schaffe es, dass man einen ganzen Satz auf 20 m versteht.
• Baue eine Telefonzentrale mit 4 Bechern (ein X mit Knoten in der Mitte) und organisiere ein Gespräch, bei dem man sich abwechselt.
• Verbessere das Telefon, indem du den Becherboden durch einen gespannten Luftballon oder Backpapier ersetzt, und vergleiche.
• Baue ein Telefon, das um eine Ecke funktioniert, ohne dass die Stimme verloren geht.
• Finde heraus, wie Bells Telefon (1876) funktionierte, und zeichne, worin es deinem ähnelt.

Weitere kostenlose Projekte

• Tonleiter aus Flaschen
• Trichter-Stethoskop
• Gummiband-Gitarre im Karton

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