Aufgabenblock — AFB III
Zehn Aufgaben zum Begründen, Beurteilen und Planen. Schreib deine Antwort erst selbst auf, dann vergleiche sie mit der Musterlösung.
Erkläre, warum ein Neugeborenes über 300 Knochen hat, ein Erwachsener aber nur etwa 206.
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Musterlösung: Beim Neugeborenen bestehen viele Knochen noch aus mehreren Teilen, die durch Knorpel verbunden sind. Das hält den Körper biegsam — zum Beispiel ist der Schädel bei der Geburt noch verformbar. Während des Wachstums verknöchern die Knorpelteile und wachsen zusammen: So entstehen etwa das Kreuzbein aus fünf Wirbeln und die feste Schädelkapsel. Die Zahl der Knochen sinkt, obwohl kein Knochen verloren geht.
Plane einen Versuch, mit dem du zeigst, ob Cornflakes oder Haferflocken mehr Energie enthalten. Nenne Geräte, Ablauf und worauf du achten musst, damit der Vergleich fair ist.
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Musterlösung: Geräte: Stativ, Reagenzglas mit 20 mL Wasser, Thermometer, Präpariernadel, Feuerzeug, Waage, Schutzbrille. Ablauf: Je 1 g der Flocken abwiegen, Anfangstemperatur des Wassers ablesen, die Probe an der Nadel anzünden und unter das Reagenzglas halten, bis sie ausgebrannt ist, dann die Endtemperatur ablesen. Fair ist der Vergleich nur, wenn Masse, Wassermenge, Starttemperatur und Abstand gleich sind. Die Probe, die das Wasser stärker erwärmt, enthält mehr Energie. Sicherheit: Schutzbrille, Haare zurückbinden, feuerfeste Unterlage.
Astronauten verlieren nach einigen Monaten in der Schwerelosigkeit messbar Knochen- und Muskelmasse. Erkläre diese Beobachtung und entwickle eine Gegenmaßnahme.
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Musterlösung: In der Schwerelosigkeit müssen Knochen und Muskeln den Körper nicht tragen. Ohne Belastung baut der Körper Knochensubstanz und Muskelfasern ab — so wie ein Bein im Gips dünner wird. Gegenmaßnahme: täglich trainieren, zum Beispiel auf einem Laufband, an das man sich mit Gurten zieht, oder mit starken Gummibändern. So werden Knochen und Muskeln wieder belastet.
Vergleiche Schultergelenk und Hüftgelenk und begründe, warum die Schulter beweglicher ist, aber leichter ausrenkt.
Hinweis: Beide sind Kugelgelenke. Bei der Hüfte umschließt eine tiefe Pfanne den Kopf, bei der Schulter ist die Pfanne flach.
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Musterlösung: Gemeinsam: Beide sind Kugelgelenke und erlauben Bewegungen in alle Richtungen. Unterschied: Die Hüftpfanne ist tief und umschließt den Kopf des Oberschenkelknochens fast ganz — das gibt sicheren Halt, damit die Hüfte das Körpergewicht tragen kann. Die Schulterpfanne ist flach; der Kopf des Oberarmknochens wird vor allem von Muskeln und Bändern gehalten. Dadurch kann sich der Arm sehr weit bewegen, der Kopf springt bei einem Sturz aber auch leichter aus der Pfanne.
Entwickle ein einfaches Modell, mit dem du das Gegenspielerprinzip am Kniegelenk zeigen kannst. Beschreibe Material und Bedienung.
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Musterlösung: Zwei Holzleisten stellen Oberschenkelknochen und Schienbein dar, ein Scharnier das Kniegelenk. Vorn wird eine Schnur vom oberen Ende der oberen Leiste über das Knie bis unterhalb des Gelenks an der unteren Leiste geführt (vierköpfiger Oberschenkelmuskel), hinten eine zweite Schnur (Beinbeuger). Zieht man vorn, streckt sich das „Bein“; zieht man hinten, beugt es sich. Grenze des Modells: Schnüre werden beim Ziehen nicht dicker und ziehen sich nicht selbst zusammen.
Eine Werbung verspricht: „Unser Energy-Drink gibt dir die Energie für deinen Sport!“ Beurteile die Aussage.
Hinweis: Eine Dose (250 mL) enthält etwa 27 g Zucker und Koffein. Für Kinder werden Energy-Drinks nicht empfohlen.
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Musterlösung: Richtig ist: Der Zucker ist ein Kohlenhydrat und liefert Energie (27 g · 17 kJ ≈ 460 kJ). Die Werbung verschweigt aber, dass der Drink viel Zucker und Koffein enthält, zu den Extras gehört und für Kinder nicht empfohlen wird. Energie für den Sport liefern auch eine Banane oder ein Vollkornbrot — dazu Wasser zum Trinken. Die Aussage ist deshalb irreführend.
Beim Hund verläuft die Wirbelsäule wie eine Brücke waagerecht zwischen Vorder- und Hinterbeinen, beim Menschen senkrecht. Erläutere, welche Vorteile die Doppel-S-Form für den aufrechten Gang hat.
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Musterlösung: Beim aufrechten Gang trägt die Wirbelsäule Kopf und Oberkörper von oben, und bei jedem Schritt kommen Stöße von den Füßen. Die Doppel-S-Form wirkt wie eine Feder: Sie biegt sich etwas und fängt Stöße ab, sodass am Kopf nur wenig ankommt. Außerdem liegt durch die Schwünge der Schwerpunkt über dem Becken — der Körper bleibt im Gleichgewicht. Die Bandscheiben dämpfen zusätzlich.
Kai sagt: „Pausen sind Zeitverschwendung. Wer stärker werden will, trainiert jeden Tag.“ Nimm Stellung zu seiner Aussage.
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Musterlösung: Kai hat teilweise recht: Regelmäßigkeit ist wichtig, und Bewegung jeden Tag ist gesund. Stärker wird ein Muskel aber erst in der Erholung nach der Belastung — ohne Pausen bleibt er müde, die Leistung kann sinken und Verletzungen werden wahrscheinlicher. Meine Position: Jeden Tag bewegen ja, aber anstrengendes Training desselben Muskels mit Ruhetagen dazwischen.
In einer Klasse kommen 8 von 24 Kindern ohne Frühstück in die Schule. Viele von ihnen sagen, dass sie in der dritten Stunde müde sind. Deute diese Beobachtung und entwickle einen Vorschlag für die Klasse.
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Musterlösung: Ein Drittel der Klasse (8 von 24) startet ohne Frühstück. Nach der Nacht hat der Körper lange nichts gegessen; bis zur dritten Stunde fehlt dem Gehirn und den Muskeln Energie aus Kohlenhydraten — die Kinder werden müde und können sich schlechter konzentrieren. Vorschlag: ein gemeinsames Klassenfrühstück einmal pro Woche, und jeden Tag ein Pausenbrot aus Vollkorn mit Obst oder Gemüse und Wasser.
Beim Turnen macht Lea eine Rolle vorwärts, ohne das Kinn auf die Brust zu nehmen. Die Lehrerin unterbricht sofort. Begründe mithilfe des Baus der Wirbelsäule, warum das gefährlich ist.
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Musterlösung: Ohne Kinn auf der Brust landet Lea auf dem Kopf; das ganze Körpergewicht drückt dann auf die Halswirbelsäule. Die Halswirbel sind die kleinsten Wirbel und sehr beweglich — sie sind nicht dafür gebaut, den Körper zu tragen. Im Wirbelkanal liegt das Rückenmark, das bei einer Verletzung beschädigt werden kann. Mit dem Kinn auf der Brust rollt man über den runden Rücken ab, und die Last verteilt sich auf viele Wirbel.
