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Ausprobieren, erkennen, verstehen

Der Dreh zum Strom: Labor-Mixer ... erforsche

 

 

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... erforsche: Ausprobieren, erkennen, verstehen

Nun kannst du spannende Versuche machen mit Wasser. Sorge für eine geeignete Arbeitssituation. Vergewissere dich, dass nichts in der Nähe ist, das durch Wasser beschädigt werden könnte. Es darf keine Probleme geben, wenn du unglücklicherweise das Konservenglas ausleeren würdest. 

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Wirbel
Vielleicht kennst du den Trick: 
Du machst eine Wette, dass du eine Flasche Wasser am schnellsten ausleeren kannst. Dreh das obere Ende der Flasche ein paar Mal kräftig und siehe da: Es entsteht ein Wirbel und die Flasche entleert sich viel schneller, als wenn du sie einfach umdrehst.

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  • Schneide von einem 2 cm breiten Papierstreifen (rot, blau, gelb oder grün) ein 1 cm breites Stück ab.
  • Klebe dieses Papierstück auf ein etwa 4 cm langes Stück Klebeband.
  • Der obere Rand des Papierstückes soll frei bleiben.
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  • Klebe das Papierstück auf das Glas.
  • Der obere Rand des Papierstücks liegt genau auf der Linie des Wasserstandes.
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  • Erzeuge einen grossen Wirbel.
  • Wenn du nun genau hinschaust, siehst du, dass der Wasserstand am Rand leicht ansteigt (ca. 1 mm).
  • In der Mitte vertieft sich das Wasser in einen Strudel. 

Mögliche Erkenntnisse:
Der Magnet im Glas dreht sich und überträgt seine Rotationsenergie an die benachbarten Wasserteilchen. Diese drehen sich auch im Kreise und werden nach aussen gegen die Glaswand gedrückt. An der Glaswand können sie nur nach oben entweichen. Der Wasserspiegel steigt am Glasrand. In der Mitte des Glases drückt die Luft in den frei gewordenen Raum.

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Schwimmer im Wirbel 

Wie soll man sich verhalten, wenn man in einen Wasserwirbel kommt. 

Wenn du gut beobachtest, was mit der roten Bügelperle passiert, kannst du wichtige Hinweise erhalten.  

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  • Öffne das Konservenglas.
  • Lege die rote Bügelperle ins Wasser.
    Du stellst fest, dass sie schwimmt. 
  • Was passiert mit der roten Bügelperle, wenn sie in den Wirbel gelangt? 

  • Ohne Deckel kannst du nun den Wirbel von oben beobachten? Was stellst du fest?

Mögliche Erkenntnisse:
Die Bügelperle wird im Wirbel ganz nach unten gezogen, dann zur Seite gedrückt, um wieder nach oben zu steigen. 
Wenn ein Mensch in einen Wasserwirbel gelangt, ist es das Beste, sich nicht zu wehren. Wie die Bügelperle, soll man sich nach unten ziehen lassen, weil man dann am Fusse des Wirbels zur Seite entweichen kann, um wieder an die Wasseroberfläche zu gelangen.  Im "... und mehr" kannst du noch mehr dazu erfahren.
Weil nun das Glas offen ist, kannst du den Wirbel auch von oben betrachten und feststellen, dass es spannende Geräusche gibt, wenn der Wirbel dreht. 

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Schwimmen und sinken
Wie machen es Taucher, dass sie im Wasser schweben und nicht sinken oder auftauchen? Sie haben einen Bleigurt, der sie nach unten zieht und gleichzeitig eine Schwimmweste, die sie aufblasen können. Es braucht dann etwas Übung, den Auftrieb (Luft) mit dem Abtrieb des Bleibgurts in ein optimales Verhältnis zu bringen und dann geht es los mit dem scheinbar schwerelosen Schweben unter Wasser...
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  • Schneide ein 1.5 cm langes Stück Silikonschlauch zu.
  • Halbiere es der Länge nach. Es entstehen zwei gleiche Teile.
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  • Stecke ein Silikonstück in die rote Bügelperle.
    Vielleicht musst du dafür das Ende etwas zuschneiden.
    Nun hast du einen "Taucher" gebaut. 

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  • Lege deinen Taucher und das halbe Silikonstück ins Wasser.
  • Was beobachtest du?
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  • Erzeuge einen Wirbel und beobachte die beiden Teile. Was kannst du erkennen?

Mögliche Erkenntnisse:
Das Silikonstück sinkt zu Boden.  Es ist schwerer als Wasser. Die Bügelperle allein schwimmt. Zusammen mit dem Silikonschlauch sinkt sie zu Boden. 
Wenn das Wasser gewirbelt wird, werden auch diese Teile zur Seite gedrückt und ein wenig nach oben gestossen.
Manchmal haften Luftblasen an den Teilen, die sie nach oben tragen. Dies ist ähnlich wie beim Taucher, bei dem die Luft in der Schwimmweste für Auftrieb sorgt. 

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Schweben im Salzwasser

Im Salzwasser fällt das Schwimmen leichter...

Mit Salz kannst du das Wasser so verändern, dass dein Taucher gerade noch schwimmt.

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Es ist wichtig für diesen Versuch, dass der Taucher keine Luftblasen mit sich trägt. 

  • Klopfe mit dem Rundstab an deinen Taucher, damit, die Blasen entweichen.  

 

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  • Nimm einen Kaffeelöffel voll Salz.
  • Mit dem Rundstab streifst du über den Rand des Löffels und schiebst das überstehende Salz weg.
    Nun hast du einen "gestrichenen" Löffel voll Salz.
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  • Schütte den gestrichenen Löffel Salz ins Wasser.
  • Beobachte, was mit dem Salz passiert.
  • Verwirble das Wasser und beobachte weiter.
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Wiederhole folgenden Arbeitsablauf, bis dein Taucher aufsteigt: 

  • Schütte einen gestrichenen Löffel Salz ins Wasser.
  • Verwirble das Wasser, bis sich das Salz ganz aufgelöst hat. 
  • Beobachte, ob der Taucher aufsteigt?
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  • Bewege den schwebenden Taucher mit wenigen Drehungen des Magneten. 
  • Du kannst mit ihm spannende Kunststücke vollführen.

Mögliche Erkenntnisse:
Im Leitungswasser sinkt der Taucher zu Boden, weil er schwerer als Wasser ist und das Wasser verdrängen kann.
Wenn im Wasser viel Salz aufgelöst wird, erhöht sich die Dichte des Wassers, das heißt: Salziges Wasser ist schwerer. Nun ist der Taucher leichter als Wasser und wird nach oben getrieben.
Diesen Auftrieb kannst du auch beobachten, wenn du dich im Meerwasser treiben lässt. Im Salzwasser bleibst du viel leichter an der Wasseroberfläche als in Süßwasser.

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Elektrische Leitfähigkeit von Wasser

  • Stelle das Glas mit dem Salzwasser auf den Tisch.
  • Nimm ein zweites Glas mit frischem Leitungswasser.
  • Was denkst du: Leitet Salzwasser und Leitungswasser den elektrischen Strom?
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  • Stecke jeweils die zwei Prüfspitzen ins Glas und prüfe, ob Strom durchfliesst und sich der Motor dreht, wenn du das Antriebsrad deines Kurbel-Generators drehst.
  • Achtung: Die Prüfspitzen dürfen sich im Wasser nicht berühren.

Mögliche Erkenntnisse:
Im Salzwasser ist die Leitfähigkeit sehr gut.
Mit den Prüfspitzen der Energiewandel-Station ist im sauberen Leitungswasser keine elektrische Leitfähigkeit festzustellen.
Achtung: Das gilt nur für den schwachen Strom, den das Kurbelkraftwerk liefert. Schaue dazu das nächste Bild an!

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Elektrische Leitfähigkeit von Wasser

Das kennst du: 

Du darfst niemals mit elektrisch betriebenen Apparaten am und im Wasser spielen!
Das ist lebensgefährlich.

 
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Trennen des Gemisches

Bevor du den Inhalt deines Glases wegleeren kannst, musst du es wieder in seine Bestandteile aufteilen.

Das kannst du ähnlich machen, wie wenn man Filterkaffee angiessen: Der Filter hält die Feststoffe (hier den gemahlenen Kaffee) zurück und die Flüssigkeit rinnt durch das Filterpapier.

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 Filtern

  • Baue dir einen Filter, indem du ein Stück Haushaltspapier über ein Glas legst und es mit einem Gummiband fixierst.
  • Die Feststoffe bleiben im Papier.
  • Wiederhole den Vorgang mit neuem Papier, wenn das Wasser noch nicht genügend klar ist. 
  • Nun darf man das Wasser der Kanalisation übergeben.
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Kannst du auch das Salz aus dem Wasser holen?

In den bolivianischen Anden wird, wie an vielen Orten auf der Welt, aus Meerwasser Salz gewonnen.

  • Du kannst selber ausprobieren, wie das gemacht wird. 
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Verdunsten lassen

  • Lege ein paar Tropfen Salzwasser in ein flaches Gefäss und lasse es über Nacht stehen.
  • Was erwartest du?
  • Was kannst du am anderen Tag erkennen?

Mögliche Erkenntnisse:
Obwohl wir das Salz im Wasser nicht mehr gesehen haben, war es am anderen Tag sichtbar als weisses Pulver.
Das Wasser hat sich verflüchtigt und zurück bleibt das Salz. Es hat kleine Kristalle gebildet.


 

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Initianten

Pädagogische Hochschulen des Kantons Wallis PHVS und der Fachhochschule Nordwestschweiz PH FHNW