Forscherkiste

Karthesischer Taucher - Druck: Wenn wir die Flasche zusammendrücken, wird die Luft im Innern des Tauchers komprimiert, Wasser dringt ein, er sinkt. Wenn wir loslassen, strömt Wasser durch das Loch im Schwanz hinaus. Die Figur steigt und durch der Rückstos
Eine Batterie aus Kartoffeln oder Getränken. Zink- und Kupferstäbe werden in Becher mit Getränken gesteckt und mit Kabeln verbunden...
...Die Flüssigkeiten oder hier die Kartoffeln leitet die Elektrizität. Die Elektronen bewegen sich von dem einen zum anderen Metall. So gibt es elektrischen Strom.
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Ein Teslagenerator erzeugt sehr hohe Spannungen, 30‘000 Volt.
Die Spannung ionisiert (aufladen) eine Gasgemisch.Was in der Plasmalampe passiert, ist sozusagen ein Gewitter in der Leuchtbirne.
Wie beim Gewitter draussen entlädt sich die elektrische Energie. das erzeugt grosse Hitze. Dadurch entsteht Plasma, das wir sehen können.
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Man bringt sogar eine Stromsparlampe damit zum leuchten.
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Der ZeCar hat ein Zahnradgetriebe. Die Energie beim Anstossen wird auf das schwere Schwungrad übertragen. Durch die Trägheit fährt der Wagen weiter.
Der ZeCar wird durch ein Zahnradgetriebe in Fahrt gebracht. Die Kraft wird von Zahnrad auf Zahnrad und Achsen übertragen. Je kleiner ein Zahnrad, desto schneller dreht es sich.
Schwungrad eines Stierlingsmotors
Auch beim Töpfern werden Schwungräder eingesetzt.
Ausprobieren und erforschen des Flaschenzugs am Modell
Die Last wird bei jeder losen Rollen auf die beiden tragenden Seilstücke aufgeteilt. Beispiel: bei vier tragenden Seilen muss ich 4x weniger Gewicht heben, aber 4x mehr Seil ziehen. Die Gesamtkraft bleibt die gleiche.
Präsentation - erste Erklärungen am Flaschenzug auf dem Pausenplatz
Das Seil läuft nur über eine Rolle. Zu zweit müssen sie das volle Gewicht hochziehen und ziehen dabei...
...genau so viel Seil in cm, wie die Person hochgezogen wird.
Das Seil wird jetzt in alle drei Rollen eingefädelt. Die sechs Tragseile erleichtern das Hochziehen. Nur noch ein Sechstel des Gewichts - dafür gehts langsamer, weil sechs Mal mehr Seil gezogen werden muss. Die Gesamtkraft bleibt gleich.
Das wird anschliessend im Klassenzimmer am Modell noch genauer erklärt. Wir wissen jetzt auch dass ein Newton mit einer 100g Tafel Schokolade verglichen werden kann.
Die Dampfmachine wird präsentiert, mit einer PPP, einem Arbeitsblatt und am Model erklärt.
Die Dampfmaschine - Der Dampf erzeugt durch seinen Druck im inneren des kleinen Zylinders Bewegung.
Die Pleuelstange mit Gelenk - ganz links - überträgt die hin und her stossende Bewegung aus dem Zylinder auf das rund drehende Schwungrad. Dieses auf die verschiedenen Maschinen.
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Die erste Dampfmaschine. Mit ihr wurde Wasser aus Schächten gepumpt.
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Hier ziehen noch lebendige Pferdestärken die Kutsche.
Benzinkutsche. Hier sind die Pferdestärken PS im Motor versteckt.
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Der Stierlingsmotor läuft mit Wärme, die Luft im geschlossenen Zylinder wird abwechslungsweise in einem abgeschlossenen Raum erhitzt und im anderen abgekühlt.
Wird der Motor auf ein CoolPad gestellt, dreht das Schwungrad in die andere Richtung.
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Ein Faden wird auf den Eiswürfel im Glas gelegt.
Salz darüber gestreut. Salz setzt den Gefrierpunkt von Wasser herab. Der Eiswürfel schmilzt. Dem Eis unter dem Faden, das kein Salz abbekommen hat, wird beim Schmelzen Wärme entzogen...
Der Faden friert am Eiswürfel fest und dieser kann daran aus dem Glas gezogen werden.
Präsentation der Magnet-Klangsteine
Klangsteine oder Rattlesnack Eggs - zwei Magnete
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Sie werden getrennt hochgeworfen, werden in der Luft aneinander gezogen und erzeugen dadurch ein ratterndes Geräusch beim herunter fallen.
Präsentation zur Fliehkraft und Trägheit
Der Becher fällt nicht vom Brett, das Wasser fliesst nicht hinaus ... Die Zentrifugalkraft drückt sie nach aussen.
Genau so mit Zentrifugalkraft (Zentrum und fugare = fliehen) oder Fliehkraft fünktioniert ein Karussel...
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Trägheitsmoment: Weil unser Körper sich in die gleiche Richtung weiter bewegen will und die Fliekraft wirkt, müssen wir bei einer Kurve Gegensteuer nach innen geben.
Trägheitsmoment: Der Fahrer B fährt in das stehende Auto von A. Der Körper von B bewegt sich beim Stillstand weiter und prallt in die Scheibe. Der Körper von A wird beim Schubs nach hinten geschleudert.
Schnelles Anfahren oder schnelles Bremsen können gefährlich sein im Bus durch die Trägheit unserer Körper.
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Die Trinkente - eine Wärmekraftmaschine: Das Wasser am feuchten Schnabel verdunstet, die Luft im Kopf wird kühler, es entsteht ein Unterdruck. Die Flüssigkeit steigt auf, der Kopf wird schwer...
... Durch das Gewicht kippt der Kopf nach vorne. Die Flüssigkeit fliesst durchs Rohr zurück. Die Ente steht wieder auf. Das frische Wasser am Schnabel verdunstet....
Um Ostern machen wir Eier-Experimente. Wie bringen wir das Ei ganz durch die schmale Öffnung ohne zu drücken?
Papier in der Karaffe anzünden, Ei auf die Öffnung setzen: das Feuer braucht den Sauerstoff...
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... Es entsteht Unterdruck. Das Ei wird in die Flasche gezogen.
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Ein rohes Ei lässt sich in der Faust nicht zerdrücken. Warum?
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Die Schale besteht aus Calciumcarbonat-Röhrchen. Das ist ein sehr festes Mineral. Das sorgt schon mal für gute Stabilität.
Die gebogene Schalenform ist die stabilste Form, die es gibt. Der Druck wird durch die Rundung über die ganze Ei-Form verteilt.
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Schwebende Eier - Salzwasser trägt. Das Ei hat eine grössere Dichte als Leitungswasser aber eine kleinere als gesättigtes Salzwasser.
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Trägheitsgesetz: Roh oder gekocht? Eier drehen...Das gekochte dreht schnell. Die Flüssigkeit im rohen Ei ist träge und stoppt die Drehung.
Wenn ich das rohe Ei kurz stoppe, dreht es weiter, wenn ich loslasse, weil die Flüssigkeit im Innern weiter gedreht hat. Das gekochte, feste Ei bleit stehen.
Präsentation der Feuerschaukel. Die Kerze beginnt zu schaukeln. Wenn ein Tropfen von einer Kerze fällt, wird diese leichter und geht nach oben...
...Die andere Kerze steht dann so nach unten, dass dort die Flamme mehr Wachs schmilzt. So entstehen von selbst abwechselnde Tropfen und es kommt zu einer gleichmässigen Schwingung.
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Schallgeschwindigkeit: Die eigene Stimme ist (bei dieser «Telefonleitung» von 50 m) mit einer Verzögerung von 1.5 Zehntelsekunde zu hören. Schallgeschwindigkeit: Die eigene Stimme ist (bei dieser «Telefonleitung» von 50 m) mit einer Verzögerung von 1.5 Ze
Die Schallgeschwindigkeit beträgt ca. 333 m pro Sekunde.
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Der Becher des Pytagoras hat seine Tücken. Wenn wir zuviel Wasser hinein giessen, läuft alles wieder unten heraus.
Sie können den Aufbau des Bechers erklären. Wenn der Becher gefüllt wird, steigt das Wasser im inneren Röhrchen gleich hoch (kommunizierende Röhren).
Wenn das Wasser in der inneren Röhre überfliesst, wird alles Wasser abgepumpt (Saugheberprinzip).
Kommunizierende Röhren - in miteinander verbundene Röhren steht die Flüssigkeit gleich hoch.
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Wenn das Wasserreservoir höher steht als die Häuser, braucht es keine Pumpen für das Wasser.
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Mit dem Düker kann man Wasser unter Hindernissen hindurchführen. Diese Technik kannten schon die Römer.
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Überdruck und Rückstoss: Luft wird in die Rakete gepumpt. Es entsteht ein Überdruck...
...Das Wasser und die Ausstossende Luft treibt die Rakete hoch hinauf. Die Jungs haben genau ausprobiert, wieviel Wasser sie einfüllen müssen, dass die Rakete am höchsten fliegt.
In einer Papierpfanne Wasser erhitzen.
Das Wasser hat eine Siedetemperatur von 100 °C. 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
Wie genau funktioniert das Dampfboot? Warum rattert es, wie wenn es einen Motor hätte?
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Ein anderes Modell - funktioniert es gleich?
Eine dicke Schnur, am Ende geknotet und auseinandergezupft, ein Stecken ...
... welche Geisel knallt am lautesten und warum knallt sie überhaupt?
Das Pendulonium - das Pendelmännchen kann man verschieden zusammen stecken.
Meistens pendelt es chaotisch, selten regelmässig.
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Oberflächenspannung
Wenn man zwischen die Pingpongbälle bläst, gehen sie nicht wie erwartet auseinander, sondern werden zueinander gezogen. Der Luftstrom erzeugt einen Unterdruck.
Tischtennisballbeschleuniger mit Unterdruck - was müssen wir noch ändern, damit er noch besser funktioniert?
Da wird gepröbelt, diskutiert, verbessert, über Physikalische Vorgänge nachgedacht...
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Da wird gepröbelt, diskutiert, verbessert, über Physikalische Vorgänge nachgedacht...
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Das gleiche probieren wir mit einem Schoggikopf der mit einer schaumigen Creme gefüllt ist.
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Die beiden erklären der Klasse wie die Pingpong-Beschleunigungs-Maschine funktioniert. Und das ist ihre Konstruktion.
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Zwei Studenten von Watt's up unterrichteten uns drei Lektionen zum Thema Stromgewinnung. Wir konnten vieles selber ausprobieren und wir diskutierten über Vor- und Nachteile der verschiedenen Stromgewinnungsmöglichkeiten.
Sicherheitschef der Windkraftwerke
Die Kraftwerke werden zusammengebaut. Hier das Windkraftwerk.
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Das Dampfkraftwerk
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Das Wasserkraftwerk
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Das von Hand angetriebene Rad
Wir erfahren, wie ein Dynamo funktioniert...
... und innen aussieht: Kupferdraht leitet gut, die Spule dreht sich zwischen dem positiven und negativen Magnetpol.
Strommodell: Die Elektronen bewegen sich im Leiter durch die sehr schnelle Drehung zwischen den Magnetpolen.
Jetzt werden bei den Kraftwerken die Dynamos eingesetzt und Strom erzeugt.
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Erklärung, wie der Treibhauseffekt entsteht, der unsere Erde immer mehr erwärmt.
Vor- und Nachteile der verschiedenen Kraftwerke werden diskutiert.
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Nicht immer braucht es gleich viel Strom.
Mit Modell-Städten ...
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... wechselhaften Wind- und Sonnenverhältnissen, versuchen die Kraftwerkbetreibenden, den Stromkreislauf nicht zusammen brechen zu lassen.
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Welches Haushaltsgerät verbraucht am meisten, welches am wenigsten Energie?
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Mit welchem Gerät wird das Wasser am effizientisten aufgekocht?
Am meisten kWh braucht die herkömmliche Kochplatte.
Deutlich am wenigsten Energie (ca. 70 kWh) braucht der Wasserkocher. Er ist auch am schnellsten. Hier eine auch nicht schlechte Anzeige von der die induktionsplatte, die nur dort heizt, wo die Pfanne die Fläche berührt.
Auch der kWh Verbrauch von anderen elektrischen Geräten wird gemessen.
Spar-, Halogen- und LED-Birnen werden verglichen.
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Die LED-Birnen produzieren kaum Wärme und verbrauchen deshalb viel weniger Energie.
Dann darf gespielt werden. Wer erreicht die tiefste Energie-Punktzahl am Ende des Spiels?
Es wird viel diskutiert über Käufe, Reisewege, Fortbewegungsmittel...
Ereignis- und Infokärtchen müssen gelesen und umgesetzt werden.
Das Benzinauto kann verkauft und dafür ein Hybridauto, ein Elektroauto, ein Fahrrad oder ein GA gekauft werden. Ein witziges Spiel mit vielen Lerninhalten zum Thema Energieeffizienz.
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