Benötigte Materialien: Blatt Papier (Größe DIN A 4), Teelicht, Wasser, Holzwäscheklammer, Schere, dein Forscherbuch

Transkript

1 2-3h SV 016 Der Papierkochtopf Benötigte Materialien: Blatt Papier (Größe DIN A 4), Teelicht, Wasser, Holzwäscheklammer, Schere, dein Forscherbuch Stell dir vor, du gehst in ein Geschäft und willst einen Kochtopf kaufen, mit dem du das Wasser für deinen Früchtetee über einem Teelicht erhitzen kannst. Der Verkäufer lächelt dich an und gibt dir einen Topf aus Papier. Sicherlich würdest du das für einen Scherz halten schließlich weiß doch jeder, dass Papier brennt, wenn es über eine Flamme gehalten wird. Oder? Forscheraufgabe: Falte einen Papierbecher (siehe Faltplan). Dann fülle etwas Wasser in den Becher und halte ihn über ein brennendes Teelicht. Benutze dazu unbedingt eine Wäscheklammer! Darauf musst du achten: Vorsicht beim Umgang mit offenem Feuer! Vorsicht!!! Das Wasser wird sehr heiß du kannst dich verbrühen.

2 SV 016 Hintergrund Der Papierkochtopf- Faltplan In der Tat ist es so, dass der Papierkochtopf nicht brennt. Durch die Kerzenflamme wird zunächst das Wasser erhitzt. Erst wenn alles Wasser verkocht ist, beginnt das Papier zu brennen. Die Erklärung besteht darin, dass das Wasser eine Siedetemperatur von C hat. Diese Temperatur wird gehalten, solange noch Wasser vorhanden ist. Die Wärmeenergie der Flamme wird genutzt, um das Wasser zu verdampfen. Erst wenn das gesamte Wasser in den gasförmigen Zustand übergegangen ist, entzündet sich das Papier, das eine Entzündtemperatur von ca C besitzt.

3 2-4h SV 017 Starkes Papier Benötigte Materialien: Papierblätter, Spielzeugautos, zwei Bauklötze oder Holzbrettchen, dein Forscherbuch Forscheraufgaben: Baue aus normalen Papierblättern tragfähige Brücken für deine Spielzeugautos. Du kannst ja einmal ausprobieren, wie lang deine Brücke werden kann. Spannend ist es auch, mit Hilfe einer Zeitung einen möglichst hohen Turm zu bauen. Das wäre sicherlich ein kurzweiliges Wettbewerbsspiel für eine Geburtstagsparty. Darauf musst du achten: Bei einigen Versuchen kannst du auch mit Klebstoff arbeiten.

4 SV 017 Hintergrund Starkes Papier Wenn keine weitere Hilfsmittel benutzt werden dürfen, kann nur die Form des Papiers die Lösung bringen. Falten, rollen, knicken. ; alles ist möglich. Geben Sie den Kindern zunächst keine Tipps sie finden sicherlich schnell eine Lösung. Ein imposantes Bauwerk ist der Eifelturm in Paris. Seine Stahlkonstruktion erhält ihre Stabilität auch durch die Form der Bauteile. Wenn Sie sich Stahlbrücken (z.b. die Eisenbahnbrücke über den Nord-Ostsee-Kanal in Rendsburg) anschauen, dann werden Sie feststellen, dass auch hier die Stahlbleche in U- oder L-Form gebogen sind. Sicher fallen Ihnen jetzt noch weitere Möglichkeiten ein, mächtige Bauwerke aus Papier zu konstruieren. Wie wäre es mit einem Papierturm aus einer Zeitung oder einem Kinderstuhl aus Pappe, auf dem man sitzen kann!?

5 2-4h SV 018 Kerzenwippe Benötigte Materialien: 2 Kerzen, Zahnstocher, 2 Bauklötze oder 2 leere Flaschen, Streichhölzer, dein Forscherbuch Forscheraufgabe: Zwei Kerzen lassen sich mit Zahnstochern zu einer Kerze verbinden, die an beiden Seiten einen Docht hat. Diese Doppelkerze wird über einen zweiten Zahnstocher gelegt, der als Achse für die Kerzenwippe dient. Als Auflage eignen sich Bauklötze oder leere Flaschen. Zünde jetzt beide Kerzen an und beobachte. Darauf musst du achten: Sei vorsichtig beim Umgang mit Feuer! Binde deine Haare zurück. Benutze für den Versuch eine Unterlage (z.b. ein Backblech).

6 SV 018 Hintergrund Kerzenwippe Die zusammengesteckten Kerzen stellen, wenn sie wie beschrieben auf einen Zahnstocher als Achse gelegt werden, einen zweiarmigen Hebel dar. Beide Hebel befinden sich zunächst im Gleichgewicht. Werden nun beide Kerzen angezündet, schmilzt Wachs auf beiden Seiten. Der Hebel bleibt nur dann im Gleichgewicht, wenn es sich um absolut identische Kerzen handelt, was jedoch nie der Fall ist. Das hat zur Folge, dass eine der Kerzen etwas schneller erwärmt wird, wodurch dort mehr Wachs nach unten tropft. Die Kerze wird leichter als ihr Gegenstück. Dies wiederum führt dazu, dass die andere Hebelseite schwerer wird und sich nach unten neigt. Dadurch wird aber durch die geänderte Stellung der Kerzenflamme jetzt auf dieser Seite mehr Wachs abgeschmolzen, so dass diese Seite jetzt leichter wird. Da sich dieser Vorgang wiederholt, beginnen die Kerzen zu wippen.

7 2-4h SV 019 Stärkematsch Benötigte Materialien: große Schüssel, Wasser, Speisestärke (Kartoffelstärke), Rührlöffel, Stampfer (aus der Küche), dein Forscherbuch Wenn es geregnet hat, dann entstehen oft Matsch-Pfützen. Darin kann man regelrecht versinken. Aber gibt es auch eine Möglichkeit, über den Matsch zu laufen, ohne einzusinken? Dieser Versuch soll dir eine Antwort darauf geben. Vorbereitung: Rühre Speisestärke mit Wasser in einer Waschschüssel an, so dass ein zäher Brei entsteht. Forscheraufgaben: Forme mit den Händen einen Matschball. Lege den Matschball auf deine Handfläche. Drücke deine Hand (oder Faust, Finger) langsam in den Stärkematsch. Jetzt boxe mit der Faust auf den Stärkematsch. Was beobachtest du? Darauf musst du achten: Dieser Versuch macht viel Dreck. Deshalb ist es wichtig, dass du deinen Arbeitsbereich mit Zeitungen oder Tüchern vorbereitest. Ziehe Schutzkleidung an (z.b. einen Kittel).

8 SV 019 Hintergrund Stärkematsch Hinweis: Diesen Versuch kann man im Sommer auch auf der Wiese machen. Wenn die Schüssel groß genug ist, können die Kinder übers Wasser gehen. Vereinfacht kann man sich vorstellen, dass die Stärketeilchen im frisch durchgerührten Gemisch schweben ohne sich zu berühren und von den Wasserteilchen umgeben sind (Suspension). Wird eine Kraft auf das Gemisch ausgeübt, dann wird das Wasser aus den Zwischenräumen verdrängt. Die Stärketeilchen verhaken sich ineinander. Dadurch wird die Masse fest. Wenn nur geringe Kräfte auf das Gemisch wirken, dann können die Stärketeilchen aneinander vorbei gleiten, weil das Wasser wie ein Gleitfilm wirkt.

9 2-3h SV 020 Schwimmteufel Benötigte Materialien: große PET-Flasche, Glasröhrchen (z.b. Fläschchen für Backaroma), Wasser, dein Forscherbuch Forscheraufgabe: Fülle die PET-Flasche vollständig mit Wasser. Stecke das leere Glasröhrchen mit der Öffnung nach unten in die gefüllte PET-Flasche. Es sollte nun auf der Oberfläche so gerade noch schwimmen. Dann verschließe die PET-Flasche. Wenn du jetzt auf die Flasche drückst, beginnt die kleine Flasche im Innern der großen zu tauchen. Beobachte genau! Darauf musst du achten: Dieses Experiment kann ein tolles Geschenk sein!

10 SV 020 Hintergrund Schwimmteufel Dieser Schwimmteufel wird auch Kartesischer Taucher, Kartesianischer Tanzteufel, Flaschenteufel oder Wasserteufel genannt. Es handelt sich um einen mit Flüssigkeit und Luft gefüllten Hohlkörper, der als Spielzeug sehr beliebt ist (er wird als kleine Glasfigur verkauft) und in der Wissenschaft auch als Messgerät für den Druck in Flüssigkeiten dient. Durch das Drücken und wieder Loslassen der flexiblen PET-Flasche und die damit jeweils verbundene Veränderung des Drucks innerhalb des Wassers in der Flasche ändert sich das Luft-Volumen im Taucher. Dadurch ändert sich dessen Dichte (bzw. Auftrieb) und er steigt oder sinkt. Wenn beispielsweise der Druck in der umgebenden Flüssigkeit durch Zusammendrücken der Flasche erhöht wird, so wird die Luft im Taucher komprimiert, das Luftvolumen wird kleiner und es strömt Wasser nach. Das Gewicht von Glas und Luft bleibt zwar gleich, aber das Gesamtvolumen wird kleiner. Erklärungsmodell 1: Da sich das Volumen verringert, das Gewicht aber gleich bleibt, wird das spezifische Gewicht (Gewicht pro Volumeneinheit) größer. Der Taucher sinkt. Erklärungsmodell 2: Die Volumenverringerung bewirkt, dass weniger Wasser verdrängt wird. Da der Auftrieb der Gewichtskraft der durch den Körper verdrängten Flüssigkeit entspricht, aber weniger Wasser verdrängt wird, verringert sich der Auftrieb im vorliegenden Fall. Der Taucher sinkt. Dieses Grundprinzip finden wir auch bei U-Booten: Ein Tauchboot ist so konstruiert, dass es sowohl wie ein Schiff schwimmen als auch in größere Tiefen des Meeres abtauchen kann. Das erreicht man dadurch, dass das Tauchboot für den Tauchgang schwerer gemacht wird (durch Einlassen von Wasser in Ballasttanks). Soll es wieder als Schiff auf der Wasseroberfläche schwimmen, wird das Wasser in den Tanks durch Luft ersetzt (geringeres Gewicht). Durchführungshinweis: Auch mit einer leeren Tintenpatrone oder einer Pipette (an Stelle des Aromaölfläschchens) kann der Versuch durchgeführt werden. Vielleicht müssen Sie aber dann das Gewicht der Patrone z.b. mit Hilfe einer Büroklammer, mit Knete oder mit Blumendraht erhöhen.

11 2-4h SV 021 Knetboot Benötigte Materialien: Wasserfeste Knete (keine Schwimmknete!), Schüssel, Wasser, verschiedene Gegenstände (z.b. Schrauben, Nägel, Anspitzer usw.), dein Forscherbuch Mit Knetgummi spielen macht Spaß. Man kann Figuren, Blumen oder Türme formen. Man kann sogar ganze Knetbilder aufbauen. Was aber geschieht, wenn der Knetgummi ins Wasser fällt? Forschungsaufgaben: Was muss man tun, damit Knetgummi schwimmt? Kannst du auch andere Gegenstände wie Schrauben oder Anspitzer vor dem Versinken im Wasser bewahren? Probiere es aus! Darauf musst du achten: Jetzt wird es etwas nass. Am besten, du legst ein Trockentuch unter die Wasserschüssel.

12 SV 021 Hintergrund Knetboot Bei diesen Versuchen können die Kinder spielerisch die physikalischen Begriffe schwimmen, schweben und sinken erfahren. Die Fragen: Welche Dinge schwimmen auf dem Wasser, welche gehen unter, welche schweben? betreffen die erlebte Umwelt der Kinder direkt. Diese Frage kann man mit wasserfester Knete untersuchen. Aufgabe ist es, Knetmasse zum Schwimmen zu bringen. Die Kinder werden sicher schnell auf die Idee kommen, ein Schiff zu bauen, das z.b. eine Eisenschraube über das Wasser transportieren kann. Erweiterung: Auch aus anderen Materialien lassen sich Schiffe herstellen, z.b. aus Alu-Folie, dünnem Kupferblech oder Pappe. Wird ein Körper (z.b. ein Stück Holz oder Eis) ins Wasser gegeben, dann taucht der Körper zum Teil in das Wasser ein, geht aber nicht unter. Anders verhält es sich, wenn eine Eisenschraube oder ein Ziegelstein ins Wasser kommen: beide Gegenstände versinken. Die Auftriebskraft hängt davon ab, wie viel Wasser der eingetauchte Gegenstand verdrängt. Sie ist genau so groß wie das Gewicht (die Gewichtskraft) des verdrängten Wassers. Erweiterung: Gibt man einen Gegenstand ins Wasser, der so gerade untergeht (z.b. ein Ei) und streut dann Salz ins Wasser, dann beginnt der Gegenstand ab einer bestimmten Salzmenge zu schwimmen. Das Gewicht der verdrängten Flüssigkeit (und damit die Auftriebskraft, die auf den Körper wirkt) werden durch das darin gelöste Salz größer. Wenn das Gewicht des eingetauchten Körpers überschritten ist, schwimmt er.

13 1-2h SV 022 Die gehorsame Garnrolle Quelle: experimentis.de/physikexperimente Benötigte Materialien: Jo-Jo oder Garnrolle mit Garn, eine nicht zu glatte Unterlage (Tisch mit Tischtuch), dein Forscherbuch Forschungsfrage: Robert und Klaus sitzen in ihrem Zimmer. Du, Robert, sagt Klaus, ich habe einen neuen Zaubertrick gelernt. Ich kann mit meinen Gedanken einer Garnrolle befehlen, ob sie sich links herum oder rechts herum dreht oder ob sie stehen bleibt, obwohl ich an ihr ziehe. Das ist doch Quatsch, sagt Robert entrüstet. Eine Garnrolle bewegt sich doch immer nur in eine Richtung, wenn ich mit einem Faden an ihr ziehe! Kannst Du den Zaubertrick von Klaus nachmachen? Darauf musst du achten: Benutze ein Jo-Jo oder eine Garnrolle mit einem etwa 1 Meter langen Faden. Ein Ende des Fadens wird an der Rolle befestigt.

14 SV 022 Hintergrund Die gehorsame Garnrolle Wenn man parallel zum Untergrund am Faden zieht, beobachtet man, dass die Rolle sich in die Richtung der ziehenden Hand bewegt. Zieht man jedoch vertikal nach oben, dann rollt sie von der ziehenden Hand weg. Mit etwas Geschick findet man den Zugwinkel, bei dem die sich die Rolle nicht dreht, sondern nur über den Untergrund rutscht. Quelle: experimentis.de/physikexperimente

15 2-3h SV 023 Die starke Zeitung Benötigte Materialien: Zeitungen, längere (50-80 cm) Holzleisten (z.b. Tapetenleisten), Tisch, dein Forscherbuch Du weißt sicher aus eigener Erfahrung, dass man schon etwas Kraft braucht, um ein Lineal oder einen Holzstock zu zerbrechen. Um große Kräfte geht es auch bei diesem Experiment. Forscheraufgabe : 1. Lege eine Holzleiste so auf die Tischkante, dass die eine Hälfte der Leiste auf dem Tisch liegt, die andere Hälfte über die Tischkante hinausragt. 2. Bedecke die Holzleiste auf dem Tisch so mit einem aufgeschlagenen Zeitungsblatt, dass das Papier möglichst dicht auf der Leiste aufliegt. 3. Mit deiner Hand schlägst du jetzt ganz doll auf den Teil über die Tischkante hinausragenden Teil der Holzleiste. Na, da staunst du!? Tipp: Probier den Trick erstmal ohne Zeitung aus. Was passiert? Darauf musst du achten: Bei dem Versuch benötigst du etwas Platz um dich herum.

16 SV 023 Hintergrund Die starke Zeitung Es ist leicht zu verstehen, dass das Gewicht der Zeitung allein nicht dafür verantwortlich ist, dass die Leiste bricht. Würde man die Leiste nicht schlagartig nach unten schlagen, würde sie ebenfalls nicht brechen. Verantwortlich für das Phänomen ist der Luftdruck. Über der Zeitung liegt eine mehrere Kilometer hohe Luftsäule, die ein ungeheures Gewicht besitzt. Wir merken dies in der Regel nicht, weil wir uns in diesem Luftmeer befinden und von allen Seiten von Luft umgeben sind. Wird nun ruckartig die Zeitung durch die Leiste nach oben gedrückt, kann die Luft nicht so schnell unter die Zeitung strömen, um den Luftunterdruck (Vakuum) dort auszugleichen. Die Folge ist, dass der Luftdruck (besser: das Gewicht der Luft, die über der Zeitung liegt) die Leiste zerbricht. Deutlich gemacht hat die Kraft des Luftdrucks der berühmte Versuch des Wissenschaftlers Otto von Guericke. In der Öffentlichkeit demonstrierte er die Kraft des Luftdrucks mit spektakulären Experimenten, besonders 1654 auf dem Reichstag zu Regensburg.

17 2-4h SV 024 Die Weinglasorgel Benötigte Materialien: mehrere dünnwandige Weingläser, Wasser, dein Forscherbuch Forschungsaufgaben: 1. Fülle Weingläser unterschiedlich hoch mit Wasser. 2. Streiche mit dem nassen Finger über den Rand der Gläser, bis ein Ton entsteht. 3. Versuche mehrere Töne zu finden, die gut zusammen klingen. 4. Baue dir mit deinen Freund(inn)en eine Weinglasorgel und übe ein Lied ein. Schaffst du es, die Gläser so zu stimmen, dass eine Tonleiter entsteht? Darauf musst du achten: Es ist ratsam, dass das Glas am Fuß festgehalten wird, damit es nicht umfällt.

18 SV 024 Hintergrund Die Weinglasorgel Dünnwandige Weingläser werden bei diesem Versuch zu wohlklingenden Musikinstrumenten. Wenn mit einem angefeuchteten Finger über den Glasrand gestrichen wird, entsteht ein Ton. Über die Füllhöhe des Wassers im Glas wird die Tonhöhe bestimmt. Hinweis: Nutzen Sie möglichst dünnwandige Gläser. Mit mehreren Gläsern können Sie sich eine Weinglasorgel zusammenstellen und Melodien spielen. Wenn Sie zwei Gläser nehmen und beide auf den gleichen Ton stimmen, dann schwingt das zweite Glas mit, wenn sie mit dem ersten den Ton erzeugen (Resonanz). Legt man einen Gegenstand wie zum Beispiel einen Zahnstocher oder eine Stricknadel auf ein zweites Glas, beginnt dieser, sich zu bewegen, wenn man das erste Glas zum Schwingen bringt.