Aufgrund verschiedener Gründe habe ich mich schweren Herzens dazu entschieden, ab sofort den Bücherverkauf einzustellen. Die Experimentierwelt bleibt zunächst erhalten. Über den weiteren Umgang wird noch entschieden.

Diesem Experiment muss zunächst  das Experiment "Weg des Lichts aus der Taschenlampe" vorangestellt werden. 

Eine Taschenlampe erzeugt keineswegs immer einen runden Lichtfleck.

Was passiert, wenn die Kinder die Taschenlampe kippen?

Was wird benötigt? 

• Kleine Taschenlampe (Länge 8-9 cm) mit einstellbarem Fokus
• Blatt Papier oder andere weiße Unterlage

Wie gehen wir vor?

Die Kinder strahlen die weiße Unterlage frontal an und stellen den Fokus so ein, dass wir einen Lichtfleck erzeugen, der nicht zu groß ist. Welche Form hat der Lichtfleck? 

Anschließend kippen die Kinder die Taschenlampe. Der Strahl trifft die Unterlage nicht mehr frontal sondern schräg. Welche Form hat der Lichtfleck jetzt? 

Mit einer Taschenlampe zu experimentieren macht immer Spaß.

Welchen Weg schlägt das Licht ein, wenn es die Taschenlampe verlässt? 

Aus meiner Sicht ist es wichtig, dass Kinder die Antwort auf diese Frage parat haben, bevor sie mit Schattenexperimenten beginnen. 

Was wird benötigt? 

• Kleine Taschenlampe (Länge 8-9 cm) mit einstellbarem Fokus
• Wand oder senkrechter Aufsteller

Wie gehen wir vor?

Die Kinder strahlen die Wand/den Aufsteller frontal an und stellen den Fokus so ein, dass wir einen  Lichtfleck erzeugen, der nicht zu groß ist.

Welche Form hat der Lichtfleck? 

Anschließend bewegen die Kinder die Taschenlampe zur Wand  hin und wieder zurück. Wie verändert sich der Lichtfleck? 

Wie gehen wir vor?

1. Auf einem Tisch wird eine Stelle mit Malerkrepp markiert. Auf diese Markierung wird senkrecht die Klopapierrolle gestellt.
2. Die Taschenlampe wird angeschaltet und tief in die vorgesehene Öffnung des Tennisballs gesteckt. Anschließend wird der Tennisball vorsichtig auf die Öffnung der Klopapierolle gelegt. So, dass die Lichtstrahlen auf den Tisch strahlen.
3. Wir legen die Tortenunterlage auf den Tisch in den in den Lichtstrahl. Sie sollte komplett beleuchtet sein. Der Radius samt Punkt "zeigt" zur Taschenlampe. Die Taschenlampe und der Radius liegen auf einer gedachten Linie. 
4. Wir kleben in Verlängerung des eingezeichneten Radius eine kleine Markierung auf den Tisch. Auf die Markierung malen wir, wiederum in Verlängerung des Radius, einen kleinen Strich.  Bei uns betrug der Abstand zwischen den beiden Markierungen auf dem Tisch rund 22cm.

Gerne erkläre ich jetzt, dass die Lichtstrahlen so auf den Pappkreis fallen wie die Sonnenstrahlen auf die Erde. Ich ergänze, dass die Sonne natürlich viel größer ist als die Erde, die wiederum die Form einer Kugel hat. Wir arbeiten mit einem Modell!

Wenn ich Kinder frage, warum ein Schiff schwimmt, dann erhalte ich zumeist diese beiden Antworten:

1. Das liegt an der runden Form des Schiffes.
2. Im Schiff ist Luft drin. Luft ist leicht.

Wenn ich sie frage, warum ein kleiner Stein schwimmt, dann lauten die Antworten meistens:

1. Der Stein ist zu schwer.
2. Der Stein ist schwerer als Wasser.

Dieses Experiment bringt Kinderaugen zumeist zum Leuchten. Sie werden zu Künstlern! Es enstehen Kunstwerke , auch wenn sie nur kurzweilig sind. 

Was wird benötigt?

• ein kleines, am besten schmales, Glas  (am besten sind Reagenzgläser)
• Speiseöl
• kleine Mengen Wasser in verschiedenen Farben, idealerweise mit Lebensmittelfarbe gefärbt (funktioniert aber auch mit Getränken aus dem Haushalt: Orangensaft, Kirschsaft, Milch)
• eine Pipette, Spritze, ... einfach etwas, um tropfenweise farbiges Wasser einzufüllen
• evtl. Trichter zum Einfüllen

 ... wie verändert sich der Wasserstand?

Sinkt der Wasserstand, steigt er oder bleibt er gleich?

Diese Aufgabe/Frage findet sich in den Weiten des Netzes sehr häufig. Die Antworten sind aus meiner Sicht nicht immer sofort verständlich. Am besten ist es,  das Ganze einfach mal auszuprobieren. Das schafft Klarheit!

Die neuen Bücher sind da. Die ersten Rückmeldungen sind toll! Vielen Dank dafür!

Wer das Thema "Schwimmen und Sinken" endlich begreifen will, der sollte zugreifen und bestellen :)

Wenn ich meinen eigenen Kindern, ihren Freunden oder auch befreundeten Eltern zuhöre, bekomme ich in Bezug auf das Schulfach "Physik" Aussagen wie diese:

• Physik macht keinen Spaß
• Ich kapiere es nicht
• Zu viele Formeln
• Die Grundlagen fehlen
• Der Lehrer kann nicht erklären
• Ohne Mama und/oder Papa geht es nicht
• ...

Kennt Ihr das?

Das trifft sicher nicht auf alle Schülerinnen und Schüler (SuS) zu, aber die Mehrheit (darunter viele leistungsstarke SuS) äußert sich genau so. In der Folge geben viele SuS auf, und versuchen sich bis zum Ende der 10. Klasse durchzumogeln. Der Eindruck bei Chemie ist teilweise ähnlich, erscheint mir aber weniger ausgeprägt zu sein.

Dabei hatten viele der betroffenen SuS in der Grundschule noch begeistert experimentiert. Wo ist die Begeisterung geblieben? 

Es wird so viel Geld und Zeit in Kindergärten und Grundschulen investiert, um Kinder für Naturwissenschaften zu begeistern. Warum schaffen wir es oft nicht, das Interesse und die Begeisterung in den weiterführenden Schulen zu erhalten? Ich habe hier meine eigenen Theorien, die ich aber vielleicht doch erstmal für mich behalten möchte.

Meinen Grundsatz möchte ich Euch jedoch nicht vorenthalten:. Dieser lautet: "Weniger ist mehr!"

Für mich geht es darum, verständlich und anschaulich die Grundlagen zu legen. Darauf aufbauend lässt sich vertiefendes Wissen wunderbar erlernen. 

Meinen Beitrag möchte ich leisten, indem ich mich an neue Sachbuchreihe gewagt habe: "Naturphänomene endlich verstehen". Das erste Büchlein befasst sich mit meinem "Steckenpferd", dem "Schwimmen und Sinken". Ich bin davon überzeugt, dass jeder, der das kleine Büchlein gelesen hat, viele Grundprinzipien sehr klar vor Augen hat. Die Reihe richtet sich an junge Leser genauso wie an ältere (9 bis 99 Jahre). Es kann auch für Kindergärtnerinnen und Grundschullehrer/innen eine große Hilfestellung sein, wenn zu dem Themengebiet geforscht wird. 

Die Überschrift gefällt mir, weil sie neugierig macht. Eigentlich müsste sie jedoch "Die Dichteanomalie des Wassers" lauten.  Aber wir trocken klingt das? Und wer versteht das schon :)

Bevor ich auf das "unnormale "Wasser" eingehe, beschreibe ich zunächst, was mit einer Flüssigkeit passiert, wenn sie erwärmt wird.

Wenn wir von einer gegebenen Menge  einer Flüssigkeit ausgehen, dann braucht diese normalerweise mehr Platz, wenn sie wärmer wird. Sie dehnt sich also bei Erwärmung aus. Wenn sie sich abkühlt, ist es umgekehrt: Der Platzbedarf sinkt. Das gilt auch wenn eine Flüssigkeit dabei ihre Zustandsform ändert, d. h. in den festen oder gasförmigen Zustand übergeht. Wenn eine Flüssigkeit in den gasförmigen Zustand übergeht, wird der Platzbedarf übrigens sprunghaft größer.

In der Fachsprache heißt es: Die Dichte einer Flüssigkeit verändert sich in Abhängigkeit von der Temperatur, sie wird bei Erwärmung kleiner.

Beim Wasser ist das alles etwas anders, eben unnormal!

Wenn wir von 4°C kaltem, flüssigem Wasser ausgehen, dann dehnt es sich aus, wenn es wärmer oder kälter wird. Wasser mit einer Temperatur von 1°C und auch von 7°C braucht also mehr Platz als 4°C kaltes Wasser.

Wir merken uns: Wasser braucht bei 4°C am wenigsten Platz (Fachsprache: Bei 4°C hat Wasser die größte Dichte). Das ist im Vergleich zu anderen Flüssigkeiten unnormal!

Genauso unnormal ist, dass Wasser mehr Platz braucht, wenn es zu Eis gefriert. Flüssigkeiten nehmen im festen Zustand in der Regel weniger Platz ein als im flüssigen Zustand. 

Wie entsteht Schnee?

Meine Kinder haben mal versucht, Schnee selbst zu machen. Das hat leider nicht geklappt!

Schnee ist nämlich etwas ganz Besonderes. Selbst mit Schneekanonen lässt sich nicht der gleiche Schnee wie in der Natur erzeugen. 

Das mit dem Schnee funktioniert so:

(alle Fotos: tec/pr-krk, Kerstin Kindermann)

Es ist immer wieder schön, den Kinder vorzulesen und parallel zu experimentieren. Wir hatten großen Spaß!

In der Luft befindet sich immer auch Wasser, welches sie durch Verdunstung aufnimmt. Je wärmer die Luft und je wärmer das Wasser, desto mehr Wasser verdunstet. Deshalb gibt es im Sommer immer mehr Wasser in der Luft als in der kalten Luft des Winters. Das merkt ihr auch prima an der nassen Wäsche, die im Sommer bei Wärme und in der Sonne prima trocknet. 

Von Nebel sprechen wir, wenn sich in der Luft am Boden winzige Wassertröpfchen befinden, die uns die Sicht versperren. Meistens entsteht Nebel, wenn es tagsüber ziemlich warm ist und im Vergleich dazu die Nächte sehr kalt sind. Diese großen Temperaturunterschiede zwischen Tag und Nacht gibt es im Herbst öfter. So lässt sich das schön beschreiben:

Tagsüber gelingt es der Sonne meistens, den Nebel aufzulösen. Je dichter der Nebel ist, desto schwieriger ist es für die Sonne, die Luft soweit zu erwärmen, dass alle winzigen Wassertröpfchen wieder verdunsten. Erschwerend kommt hinzu, dass die Sonne im Herbst nicht mehr so viel Kraft hat: Zum einen scheint die Sonne nicht mehr so lange und zum anderen steht sie tiefer am Himmel.

Nebel gibt es vermehrt in Tälern sowie See- und Flussnähe. Grundsätzlich gilt, dass der Nebel sehr unterschiedlich dicht sein kann.  Manchmal wundert Ihr Euch sicher auch, dass eine Autofahrt im Nebel beginnt und Ihr wenige Zeit später freie Sicht habt. Das ist die Natur!

Bei Wind gibt es übrigens eher keinen Nebel. Die Luftschichten sind ständig in Bewegung und im Austausch, so dass die feuchte Luft nicht am Boden verbleibt.

Mit der Länge eines Tages und somit auch mit der Sonnenscheindauer hängt das Verfärben der Blätter zusammen. Ab dem 21. Juni eines jeden Jahres werden die Tage langsam kürzer. Im Herbst merken wir das deutlich, weil wir noch im Dunkeln aufstehen und es auch abends  recht früh dunkel ist. Das spürt der Baum auch. 

In den grünen Blättern eines Baumes befindet sich ein grüner Farbstoff (Chlorophyll), mit dessen Hilfe die Blätter aus Kohlenstoffdioxid, Sonnenlicht und Wasser einen für sich lebensnotwendigen Zucker herstellen (Fotosynthese). Wenn die Sonne im Herbst tiefer steht, kürzer scheint und somit weniger Sonnenlicht die Blätter erreicht, dann funktioniert die Zuckerherstellung nicht mehr so gut. Für den Baum ist das ein klares Zeichen, dass der Winter naht und er sich auch auf eine Art Winterschlaf vorbereiten muss. Der Baum beginnt Nährstoffe aus den Blättern, einschließlich des grünen Blattfarbstoffs, in seinen Ästen, Stämmen und Wurzeln einzulagern. Die Nährstoffe braucht er für den Winter und der grüne Farbstoff wird im  folgenden Frühjahr für die neuen Blätter erneut benötigt.

Anschließend sind die Blätter nutzlos. Der Baum lässt sie verhungern und verdursten, indem er den Weg für Nahrung und Wasser versperrt. Die Blätter werden trocken und fallen kurze Zeit später vom Baum herunter. Diesen Prozess können Kinder wunderbar an den Bäumen in der Natur nachvollziehen. Verfärbte Bäume oder Büsche haben sehr viele trockene Blätter, die sich leicht abzupfen lassen oder bei der kleinsten Berührung direkt herunterfallen. 

Auch wenn im Herbst die Sonne schon nicht mehr so hoch steht, kann man den Kindern den Tagbogen der Sonne gerade in dieser Jahreszeit wunderbar erklären: Die Sonne geht nämlich zu einem Zeitpunkt auf, an dem die Kinder schon wach sind. Genauso verhält es sich abends. Die Kinder sind noch wach, wenn die Sonne untergeht.

Sie können herrlich beobachten, wo die Sonne aufgeht, wie sie am Himmel "wandert" und an welcher Stelle sie untergeht. Um den Ort der Sonne genau zu beschreiben, merkt ihr euch mit den Kindern am besten ein paar Fixpunkte, . 

Wenn es für Euch schwierig ist, den Lauf der Sonne zu beobachten - einfach, weil etwas im Weg ist. Dann begebt Euch irgendwo in die Höhe mit ein bisschen Aussicht. 

Ich finde es selbst sehr interessant, immer wieder den "Lauf" der Sonne zu beobachten. Gleichzeitig lassen sich die Himmelsrichtungen in die Gespräche mit den Kindern wunderbar einbauen und sie können üben, diese zu verwenden. 

Warum beschreibt die Sonne am Himmel überhaupt einen Bogen?

Das hängt damit zusammen, dass sich die Erde innerhalb von 24 Stunden einmal um sich selbst dreht. Die Entstehung von Tag und Nacht sind durch die Erddrehung für Kinder sicher einfacher zu erfassen. Persönlich finde es sehr klar, wenn ihr einen Ball (=Erde) nehmt und ein Playmobil-Männchen daran festklebt. Nehmt eine Taschenlampe als Sonne und dann dreht ihr den Ball. So ähnlich wie auf dem nachfolgenden Bild. Aus Sicht des Männchens steht die Sonne morgens uns abends tiefer (Linie mit Punkten). 

Nach dem Experiment "Apfel schwimmt, Birne sinkt" stellt sich immer wieder die Frage, warum das so ist. Hier lassen sich so viele weitere Experimente anschließen.

Ich habe mit meinen Kindern getestet, ob Birnen im dichteren Salzwasser schwimmen können. Wir haben uns von Streuobstwiesen einige Birnen geholt und sie in eine Schüssel mit Leitungswasser gelegt. Wir erwartet sind die Birnen gesunken. Nachdem wir einige Teelöffel Salz in die Schüssel gerührt hatten, kamen jedoch  alle Birnen langsam hoch und schwammen.

Auf die Hintergründe möchte ich hier gar nicht mehr näher eingehen. Eine Erklärung findet ihr unter "Salzwasser ist dichter".

Das Experiment zeigt deutlich, dass die Auftriebskraft des Wassers bei Birnen mit ein bisschen Salz so vergrößert werden kann, dass die Birne plötzlich schwimmt ( Der Dichteunterschied zwischen Wasser und Birne ist also nicht sehr hoch).

Wenn man sich schwimmende Äpfel anschaut, dann ist gut zu erkennen, dass sie tief ins Wasser eintauchen und somit viel Wasser verdrängen. Auch beim Apfel ist der Dichteunterschied im Vergleich zu Wasser nicht sehr hoch. Daraus können wir schließen, dass der Dichteunterschied zwischen Birne und Apfel auch nicht sehr groß sein kann.

Was aber macht den Unterschied beim Fruchtfleisch aus? Um es vorwegzunehmen, ich weiß es nicht, bis heute nicht. Trotzdem habe ich die Frage an den Diplom-Biologen Thomas Klingseis von bio-scouting weitergegeben, der Vorschläge zum Weiterexperimentieren gemacht hat:

Vermutung Nr. 1: Im Fruchtfleisch eines Apfels ist mehr Luft eingeschlossen als im Fruchtfleisch einer Birne.

Wenn das stimmt, dann müsste man die Luft aus dem Apfelfruchtfleisch herausholen und dann müsste das Fruchtfleisch sinken. Dafür haben wir heute kleine Stücke des Apfelfruchtfleisches unter Wasser gedrückt und versucht, eventuelle Luft so nach oben steigen zu lassen. Anschließend ist das Fruchtfleisch immer noch geschwommen. Also bekommt man entweder die Luft so nicht aus dem Fruchtfleisch heraus oder es liegt dann doch eher am Fruchtfleisch selbst. 

Vermutung Nr. 2: Es liegt am Fruchtfleisch selbst

Von den Inhaltsstoffen, die schwerer als Wasser sind, kommt am ehesten der Zucker in Frage. Der geht gleich im Wasser unter. Zuckerwasser ist dann auch schwerer als Leitungswasser. Ausprobieren!

Birnen schmecken süßer als Äpfel. Das liegt aber auch daran, dass im Apfel mehr Säure enthalten ist. Nichtsdestotrotz ist der durchschnittliche Zuckergehalt einer Birne tatsächlich etwas höher als bei einem Apfel.

Man könnte Birnen- und Apfelmus - auch hier natürlich ohne Gehäuse und Schale - machen. Wenn man dann genau einen Liter Mus abmisst, dann lässt sich das wiegen. Wenn ein Liter Birnenmus schwerer als ein Liter Apfelmus ist, dann haben wir den Hinweis, dass es wohl eher am Fruchtfleisch selbst liegt. Wenn sie gleich viel wiegen, dann liegt es wohl eher an der Luft im Apfel.

Vielleicht kennt jemand die Antwort. Aber ich finde es gar nicht schlimm, wenn wir und die Kinder vermuten, ausschließen, weiter probieren und so versuchen der Antwort näher zu kommen.

Das ist das Leben eines Forschers!

Zurück zu Schwimmen und Sinken!