INHALTSVERZEICHNIS PHYSIK-VERSUCHE MIT HINTERGRUNDWISSEN

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1 INHALTSVERZEICHNIS PHYSIK-VERSUCHE MIT HINTERGRUNDWISSEN B Das Ei in der Flasche / Luftdruck Der Schatz im See / Luftdruck Der Vulkan aus der Flasche / Überdruck Explosionsrakete / Überdruck Hintergrundwissen Luft - Luftdruck

2 PHYSIK / LUFTDRUCK DAS EI IN DER FLASCHE Was brauchst du? 1 Karaffe oder 1 Glasflasche 1 gekochtes Ei 1 Zeitungsstreifen Streichhölzer bzw. Feuerzeug So gehst du vor: 1. Ei schälen! 2. Zeitungsstreifen anzünden und ihn in die Karaffe stecken! 3. Ei so schnell es geht auf die Karaffe legen! Tipps und Tricks: Sollte man das Ei nicht mehr heraus bekommen, kann man es mit einem Messer zerstechen. Flaschen, die gut für diesen Versuch geeignet sind: 0,2 l Fruchtsaftflaschen. Man kann auch nur das brennende Streichholz ohne Papierstreifen in die Flasche werfen. Anstatt brennendes Papier in die Flasche zu geben, kann die Flasche auch zuerst mit heißem Wasser ausgespült und anschließend unter kaltes Wasser gehalten werden. Was passiert? Das Ei rutscht in die Karaffe hinein. Warum ist das so? Die Luft im Inneren der Flasche erwärmt sich und dehnt sich aus. Erlischt die Flamme, kühlt die Luft ab und zieht sich zusammen. Es entsteht ein Unterdruck, welcher das Ei in die Flasche zieht. Zusätzlich treibt der äußere, atmosphärische Luftdruck das Ei in die Flasche

3 Praktische Durchführung Medien: Streichhölzer Karaffe 2 Plastikeier 2 Löffel Hindernisse (für Staffellauf) Geschältes Ei Ziele: Den Vorgang verstehen Richtiger Umgang mit den Medien Umgang mit Feuer Mut zum Experimentieren Förderung des Tastsinns Vorstellungskraft der Kinder aktivieren Organisation: Ca. 10Kinder Um zwei Tische sitzen Motivation / Einstiegsphase: Eierstaffellauf: Die Kinder werden in 2 Gruppen geteilt. Jeweils das erste Kind in der Reihe bekommt einen Löffel mit einem Plastikei darauf. Beim Startsignal laufen sie los: Staffellauf Hauptteil / Vermittlungsphase: Die KGP erzählt den Kindern, dass man noch andere Dinge mit einem Ei machen kann. Was kann man alles machen? Wir machen heute ein Experiment mit einem Ei. Nun wird das Experiment Das Ei in der Flasche durchgeführt: Man zündet den Papierstreifen an, stößt ihn brennend in die Flasche und setzt das Ei sofort wie einen Stöpsel auf die Glasflasche. Das Ei gleitet wie gezogen an den Glasflaschenhals angeschmiegt, durch die schmale Öffnung und fällt auf den Boden. Erklärung: Die Luft wird durch die Wärme ausgedehnt, sodass nach kurzer Zeit nur sehr wenige und verdünnte Luft in der Flasche vorhanden ist. Infolge des luftdichten Abschlusses durch das Ei und wegen der Abkühlung der Luft in der Flasche entsteht dort ein Unterdruck, worauf der äußere, atmosphärische Druck das Ei in die Flasche treibt. Abschluss / Ausklangsphase: Die Kinder laufen noch einmal mit dem Ei durch den Eierparcour

4 PHYSIK / LUFTDRUCK DER SCHATZ IM SEE Was brauchst du? 1 Suppenteller 1 Teelicht 1 Glas Feuerzeug oder Streichhölzer Kleine Münze (z.b. 10 Cent) 1 Krug Wasser So gehst du vor: 1. Lege die Münze auf den Teller (eher an den Rand) und gieße Wasser dazu, bis die Münze gerade davon bedeckt ist! 2. Nun kannst du versuchen die Münze aus dem Teller zu nehmen, ohne dass deine Finger nass werden es wird dir nicht gelingen! 3. Nimm das Teelicht, stelle es ins Wasser und zünde es an! 4. Stülpe das Trinkglas drüber, sobald das Teelicht brennt! Tipps und Tricks: Nicht zu viel Wasser verwenden die Münze nur bedecken! Was passiert? Die Kerze brennt noch kurze Zeit weiter, dann wird die Flamme immer kleiner und erlischt schließlich. Kurz darauf strömt Wasser ins Glas und hebt das Teelicht hoch. Die Münze liegt jetzt im Trockenen. Warum ist das so? Zum Brennen braucht die Kerze Sauerstoff (O2). Der Sauerstoff im kleinen Glas ist jedoch schnell verbraucht und die Kerze erlischt. Durch diese Abkühlung entsteht ein Unterdruck im Glas. Der äußere Luftdruck drückt das Wasser ins Glas und damit die Luft im Glas zusammen, bis der Luftdruck innen und außen wieder gleich hoch ist

5 Praktische Durchführung Medien: Ei (gekocht) Kerze Glas Wasser Ziele: Richtiger Umgang mit Feuer Naturelemente erleben und begreifen Konzentrationsförderung Organisation: Ca.4 Kinder Am Tisch Motivation / Einstiegsphase: Auf dem Tisch liegen alle Medien verdeckt. Die Kinder dürfen unter das Tuch greifen und die verschiedenen Gegenstände ertasten. Wenn die Kinder die entsprechenden Gegenstände erraten, werden diese auf den Tisch gelegt. Hauptteil / Vermittlungsphase: Die KGP beginnt mit dem Experiment. Das Ei wird in die Flamme der Kerze gehalten, daraufhin bildet sich eine schwarze Rußschicht. Wichtig: Das Ei muss nur auf einer Seite angeschwärzt werden. Dann wird diese angeschwärzte Seite in ein Glas mit Wasser gehalten. Folge: Das Ei schimmert silbern. Erklärung: Die Rußschicht bildet eine dünne Lufthaut. Die Lichtstrahlen werden komplett reflektiert und dadurch erscheint uns das Ei silbern. Abschluss / Ausklangsphase: Die Pädagogin gibt einem Kind die Kerze und dieses gibt sie einem anderen Kind weiter

6 PHYSIK / ÜBERDRUCK DER VULKAN AUS DER FLASCHE Was brauchst du? 1 Flasche 1 Päckchen Backpulver Tafelessig Spülmittel Wasser 1 große Schüssel So gehst du vor: 1. Fülle die Flasche zur Hälfte mit Wasser und zu einem Viertel mit Essig! 2. Gib einige kräftige Spritzer Spülmittel hinein! 3. Stelle die Flasche nun in die große Schüssel und fülle das Backpulver in die Flasche! 4. Verschließe und schüttle die Flasche! 5. Öffne die Flasche nach ein paar Sekunden wieder! Tipps und Tricks: Wenn du statt Leitungswasser Mineralwasser nimmst, wird der Effekt verstärkt. Was passiert? Sobald das Backpulver in der Flasche ist, quillt weißer Schaum aus der Flasche. Warum ist das so? Backpulver reagiert heftig mit Essig und Wasser. Dabei entsteht als Reaktionsprodukt Kohlendioxid in Form von vielen kleinen Bläschen. Dieses Gas braucht Platz, daher baut sich in der Flasche Druck auf. Zusätzlich entsteht durch das Spülmittel Schaum. Der einzige Auslass, um den Druck abzubauen, ist der Flaschenhals. Weil die gleiche Menge Schaum, die im breiten Flaschenbauch entsteht, in der gleichen Zeit durch den engen Flaschenhals hindurch muss, muss der Schaum dort schneller fließen und sprudelt kräftig heraus

7 Praktische Durchführung Medien: 1 Flasche 1 Päckchen Backpulver Tafelessig Spülmittel Wasser Blätter und Stifte Große Schüssel Vulkanpuzzle Ziele: Freude am Entdecken und Forschen gewinnen Förderung der Aufmerksamkeit und Konzentration Sachwissen über Naturvorgänge erwerben Aus Beobachtungen und Experimenten Einsichten in Naturgesetzlichkeiten gewinnen Organisation: Ca. 8 Kinder Am Tisch Motivation / Einstiegsphase: Die Kinder sitzen um einen Tisch. Unter einem Tuch befinden sich Puzzleteile. Jedes Kind darf nach der Reihe unter das Tuch greifen und erraten, was sich darunter befinden könnte. Danach darf ein Kind die Puzzleteile aufdecken und die Kinder dürfen versuchen, das Puzzle zu lösen. Wenn sie fertig sind, bespricht die KGP mit den Kindern das Bild. Hauptteil / Vermittlungsphase: Die KGP stellt den Kindern die Medien vor. Ein Kind hält den Trichter in die Flasche und das andere Kind füllt das Wasser bis zum ersten gekennzeichneten Strich in die Flasche. Ein weiteres Kind darf nun den Essig bis zum zweiten gekennzeichneten Strich hineinfüllen. Das nächste Kind gibt nun einen kräftigen Spritzer Spülmittel hinein. Danach stellt ein Kind die Flasche in die große Schüssel und ein anderes Kind schüttet das Backpulver in die Flasche. Die Flasche wird verschlossen und kräftig geschüttelt. Nach ein paar Sekunden wird die Flasche wieder geöffnet und der Vulkan bricht aus. Erklärung: Wenn man Essig mit Wasser vermischt, entsteht ein Gas, das heißt Kohlendioxid. Es besteht aus vielen kleinen Bläschen. Wenn man Spülmittel dazuschüttet, entsteht in der Flasche Schaum. Weil das Kohlendioxid viel Platz braucht, sprudelt es oben aus der Flasche heraus

8 Abschluss / Ausklangsphase: Die KGP teilt den Kindern ein Blatt aus. Nun sollen alle ein Bild von einem Vulkan zeichnen

9 PHYSIK / ÜBERDRUCK EXPLOSIONSRAKETE Was brauchst du? 1 Filmdose Wasser 1 Brausetablette So gehst du vor: 1. Fülle die Filmdose mit Wasser und lege eine Brausetablette hinein! 2. Schließe den Deckel und stelle die Dose so hin, dass der Deckel unten ist! 3. Achtung: Abstand halten!!! Tipps und Tricks: Je mehr Wasser in der Dose ist, desto höher fliegt die Filmdose in die Luft. Was passiert? Der Deckel bleibt liegen und die Dose fliegt in die Luft. Warum ist das so? Die Brausetablette löst sich im Wasser auf, es entsteht Kohlendioxid. Das Kohlendioxid braucht mehr Platz, es entsteht ein Überdruck. Dieser bewirkt, dass die Dose weggeschleudert wird

10 Praktische Durchführung Medien: Filmdose Wasser Brausetablette Kreide / Seil Ziele: Physik erleben und begreifen Staunen können Informationen aufnehmen, verstehen und einprägen Gefahrenzonen einschätzen und nicht betreten Organisation: Ca. 8 Kinder Am Tisch Motivation / Einstiegsphase: Die Kindergartenpädagogin spielt mit den Kindern Pemperla. Dazu dürfen alle Kinder mit den Händen auf die Oberschenkel klopfen, während die Pädogigin sagt: Pemperla, pemperla... fliegt! Wenn die Kindergartenpädagogin den Kindern einen Begriff zuruft, der fliegt, dürfen die Kinder die Hände in die Höhe strecken. Wenn der Gegenstand nicht fliegt, dürfen die Kinder die Hand nicht in die Höhe nehmen. Am Schluss kann die Kindergartenpädagogin sagen, dass ein Filmdöschen fliegt (eventuell ein Filmdöschen zeigen). Die Kinder werden die Hände nicht in die Luft strecken, die Kindergartenpädagogin kann aber erwidern, dass sie jetzt gleich ein Experiment machen werden, bei dem sie das Gegenteil beweist. Dann führen sie gemeinsam ein kurzes Gespräch, wie das überhaupt funktionieren kann? Die Kindergartenpädagogin füllt Wasser in das Döschen und gibt dann eine Brausetablette dazu. Die Kinder werden sehen, dass Bläschen aufsteigen. Die Pädagogin erklärt, dass Kohlendioxidbläschen aufsteigen (Kohlendioxid = Luft, die wir Ausatmen) und dass diese Luft Platz braucht und darum das Döschen in die Luft fliegt. Hauptteil / Vermittlungsphase: Jetzt werden wir auf Raketenexpedition gehen und draußen eine Rakete in die Luft steigen lassen. Dazu werden sie jetzt gleich in eine Filmdose Wasser und eine Brausetablette geben und das Döschen verkehrt hinstellen. Nach kurzer Zeit geht die Rakete in die Luft. Dort hat die Kindergartenpädagogin schon einen Kreis mit Kreide aufgemalt oder Seile aufgelegt (min. 4 m Durchmesser - wegen der Sicherheit). Die Kindergartenpädagogin muss den Kinder klar machen, dass das hier die Gefahrenzone ist und dass außer ihr niemand in diesen Bereich gehen darf, da sie die Rakete von da in die Luft schießen werden.

11 Dann sagt die KGP, dass die Kinder alle die Bewegung einer Rakete nachmachen dürfen (ganz klein machen und dann ganz groß werden und in die Luft springen). Anschließend zeigt die KGP, dass sie das Filmdöschen mit Wasser gefüllt hat. Die Kinder können mit der Kindergartenpädagogin ein Startsignal vereinbaren, und sobald sie dieses gemeinsam gesagt haben, gibt die Pädagogin die Brausetablette in das Döschen, gibt den Deckel hinauf, stellt das Döschen verkehrt in die Mitte und geht anschließend schnell aus der Gefahrenzone. Anschließend können die Kinder die Bewegung noch einmal nachmachen. Die Pädagogin kann den Hintergrund des Experimentes noch einmal kurz erklären. Erklärung: Durch die sich im Wasser auflösende Brausetablette entstehen im Döschen Co 2 Bläschen. Die brauchen mehr Platz. Die Folge ist eine explosionsartige Ausdehnung mit einem abrupten Abheben des Deckels. Abschluss / Ausklangsphase: Gemeinsam wird das Material verräumt.

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13 Luft Luftdruck Definition Der Luftdruck ist der Druck, den die Atmosphäre infolge der Schwerkraft auf eine bestimmte Fläche ausübt. Luftdruck kann auch definiert werden als das Gewicht der Luftsäule über einer bestimmten Fläche. Einige Zahlen Luft hat, so wie jeder Körper, eine bestimmte Masse: 1 m 3 Luft hat die Masse von 1 kg Die Masse der Erdatmosphäre beträgt ca. 5x10 15 t, die Erdoberfläche beträgt etwa 510 x 10 6 km 2. Daraus ergibt sich ein Druck von 1.01x10 5 N/m 2, das entspricht 1 kg / cm 2! Wir spüren diesen Druck im Normalfall nicht, da unser Körper dem Druck der Atmosphäre einen gleich großen Gegendruck entgegensetzt. Bei verhältnismäßig schnellen Druckänderungen (Seilbahnfahrt auf einen Berg) wird die Druckdifferenz allerdings spürbar ( die Ohren gehen zu ). Formel, Einheiten Druck = Kraft pro Fläche: p = F/A (N/m 2 ) 1 N/m 2 = 1 Pa (Pascal) Da die Einheit Pascal eine sehr kleine Einheit ist, wird der Luftdruck oft in Bar (Abkürzung: bar) angegeben: 1 bar = Pa Zusätzlich verwendete Einheiten. Hektopascal hpa: 1 hpa = 100 Pa Millibar mbar: 1 mbar = 1/1000 bar Zusammenhang Luftdruck - Meereshöhe Der mittlere Luftdruck der Atmosphäre beträgt auf Meeresniveau mbar. Mit zunehmender Höhe nimmt der Luftdruck ab in Bodennähe um ca. 1 mbar pro 8 Meter. Durch die Messung des Luftdrucks kann somit die Meereshöhe bestimmt werden!

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