Projektwoche  

Ada Lovelace
 in der Projektwoche

Insgesamt 6 Mentorinnen der Universität Koblenz gestalteten das Projekt        

PEA-NUTS – Probieren Erfahren Anwenden- Naturwissenschaften und Technik für Schülerinnen.

Der erste Tag stand ganz im Namen der Physik.

Die Experimente im Einzelnen:

1. Station:  Gase

Und nun die Erklärungen zu diesen Experimenten:

Obwohl man sich viel Mühe gegeben hat, wollte der Tischtennisball einfach nicht aus dem Trichter heraus kommen. Das liegt daran, dass die Luft aus  deinem Mund dicht an dem Ball vorbeiströmt. So entsteht ein Sog, ein so genannter Unterdruck, zwischen dem Trichter und dem Ball. Obwohl man pustet, wird der Ball aber tatsächlich angesaugt und kann nicht heraus fallen.

Der Luftstrom aus dem Fön hindert den Ball daran, zu Boden zu fallen. Der Ball steht da in der Luft, wo die Kraft aus dem „Fönwind“ und die Gewichtskraft des Tischtennisballes gerade gleich groß sind. Da die Luft auch seitlich an dem Tischtennisball vorbei strömt, kann man den Fön sogar schräg halten, so dass der Ball nicht mehr direkt über dem Fön „schwebt“ sondern seitlich davon!

Sobald die Dose erhitzt wird, beginnt das wenige Wasser darin zu sieden. Daraufhin verdampft das Wasser. In der Dose befindet sich nun heiße Luft und heißer Wasserdampf. Wird die Dose nun in eiskaltes Wasser getaucht, kühlt sich die Luft in der Dose schlagartig ab. Da Gase wie z.B. Luft sich beim Abkühlen zusammenziehen, zieht sich auch die Luft in der Dose blitzschnell zusammen. Normalerweise würde jetzt Luft von außen in die Dose hineingezogen. Da sich die Öffnung der Dose aber im Wasser befindet, reißt die sich zusammenziehende Luft in der Dose das Blech mit, so dass sie ganz zerknautscht aussieht.

Hat man das Ei unversehrt in die Flasche bekommen? Zunächst zündest du den Papierstreifen an, und wirfst diesen in die Flasche. Dann wird das Ei auf den Flaschenhals gesetzt. Das brennende Papier verbraucht Sauerstoff aus der Luft in der Flasche. Also nimmt das Volumen der Luft ab. Es entsteht ein Sog, der das Ei in die Flasche zieht.

Die sicherste Methode ist, das Ei mit vielen langen Strohhalmen bekleben. Lässt du nun das Ei mit den Halmen, so wird der Weg zum Boden immer schneller. Man sagt auch, dass die Bewegungsenergie zunimmt.  Trifft das Ei auf den Boden, wird es ruckartig abgebremst, wie bei einem Autounfall. Die Strohhalme können einen großen Teil der Energie aufnehmen, die bei diesem Abbremsen frei wird. Gleichzeitig bieten die Strohhalme auch eine viel größere Auftrefffläche. Dadurch „verteilt“ sich die Kraft und wirkt nicht nur auf einen Punkt. Wenn man Judo macht, kennt man das von der Fallschule. Hier lernt man, die Arme und Beine beim auf den Boden fallen auszubreiten. Dadurch verhinderst du schlimme Verletzungen. Das gleiche erledigen die Strohhalme dann auch für das arme Ei. 

2. Station:  Elektrik-Magnetismus

 Und nun die Erklärung zu diesen Experimenten:

Du hast dir bestimmt schon gedacht, dass der Kugelschreiber elektrisch geladen wird, wenn du ihn an deinen Pullover oder am Wolltuch reibst. Ganz genau so ist es. Dass er dann andere geladene Teile anzieht, ist ja auch noch verständlich, aber Wasser ist doch nicht geladen – oder doch?

Na ja, irgendwie schon. Die Moleküle des Wassers haben einen ganz bestimmten Aufbau. Sie sind zwar insgesamt elektrisch neutral – also nach außen nicht geladen – aber sie besitzen zwei verschieden geladene Seiten. Eine Seite ist negativ geladen, die andere positiv. Das gleicht sich zwar insgesamt aus, aber wenn man den geladenen Kugelschreiber in der nähe des Wasserstrahls bringt, drehen sich die Wassermoleküle alle so hin, dass die negativen Pole dem Kugelschreiber zugewandt sind. (Der ist nämlich positiv geladen.) Nun ist die eine Seite des Wasserstrahls anders geladen als die andere, und der Kugelschreiber kann nun die Seite, die entgegengesetzt zu ihm geladen ist, zu sich heranziehen. Dadurch biegt sich der Strahl zum Kugelschreier hin.

Auch in diesem Versuch hat man ja durch das Reiben mit dem Wolltuch Ladung getrennt bzw. hat das Plastiklineal bzw. den Kunststoffstab elektrisch geladen. Das Öl ist – wie das Wasser – an sich elektrisch neutral. Jedoch können sich am Öl elektrische Ladungen anhaften. Und das Anhaften klappt sowohl mit positiven als auch mit negativen Ladungen. Wenn der Plastikstab nun positiv geladen ist (man sagt dazu auch Elektronenmangel) und Öltröpfchen zum Stab hin springen, müssen  genau diese Tröpfchen folglich entgegengesetzt geladen sein, das heißt sie müssen negativ sein. Denn wir wissen alle: Gleiche Ladungen stoße sich ab – Unterschiedliche Ladungen ziehen sich an.

In diesem Versuch hat man es bereits gemerkt. Auch hier sind elektrische Kräfte am Werk. Wie in den letzten beiden Versuchen bemerkt, wird durch das Reiben Ladung getrennt. Nun verhalten sich beide Strohhalme gleich, das heißt nach dem Reiben mit dem Wolltuch besitzen auch beide gleiche Ladung. Wie bei schlechter Laune der Menschen, sind diese Strohhalme nun „geladen“ und möchten bei ihrer schlechten Laune jedem aus dem Weg gehen. Sie stoßen sich ab. Und wie wir eben gelernt haben: Da sich nach dem Reiben mit dem Wolltuch die Strohhalme auseinander bewegen, müssen folglich gleiche Ladungen auf den Strohhalmen vorhanden sind, die sich abstoßen. Da haben wir es doch. Das alte Sprichwort „Gleich und gleich gesellt sich gerne“ gilt nicht nur in der Physik bzw. für unsere „geladenen“ Strohhalme. Und sie haben doch Gefühle.

Wenn du dich schon mit zwei oder mehreren Magneten beschäftigt hast, hast Du sicherlich bemerkt, dass sie sich untereinander anziehen oder abstoßen. Je nachdem mit welcher Seite sie zu einander gebracht werden. An jedem Magneten gibt es zwei Stellen, wo er andere Magneten am stärksten anziehen oder abstoßen kann. Diese Stellen, nennt man Nordpol und Südpol eines Magneten. Der Südpol des einen Magneten und der Nordpol des anderen Magneten ziehen einander immer an. Die gleichen Pole (z.B. Nordpole) zweier Magneten stoßen sich immer ab. Bevor der Nagel auf dem Getränkeverschluss gelegt wurde, hast du den Nagel magnetisiert. Das heißt, aus ihm wurde ein Magnet mit einem Süd – oder Nordpol. (Genauer: wenn du vorhin den Nagel mit dem Nordpol eines Magneten gestrichen hast und zwar in dieselbe Richtung, dann ist die Spitze des Nagels definitiv zum Nordpol geworden und wird nach Norden zeigen.) Als du den Stopfen mit den Nagel ins Wasser gelegt hast, wo er sich frei drehen konnte, war der Kompass fertig.

3. Station Flüssigkeiten

 Und nun die Erklärung zu diesen letzten Experimenten:

Wirfst du die Rosinen in Sprudelwasser gehen sie unter, weil sie schwerer sind als Wasser, das heißt, weil sie eine höhere Dichte haben. Die Kohlesäurebläschen sind leichter als Wasser, sie haben eine viel geringere Dichte als Wasser. Daher steigen sie nach oben. Auf ihrem Weg nach oben, treffen manche auf die Rosine und sammeln sich an ihnen. Mit jedem eingesammelten Bläschen wird das Team Rosinen – Bläschen immer leichter, das heißt, die Gesamtdichte verringert sich. Hat eine Rosine genug Bläschen gesammelt, ist sie leicht genug um an die Wasseroberfläche zu steigen. Dort lösen sich die Bläschen von der Rosine und sie fällt wieder zu Boden.

Softdrinks sind sehr süß und enthalten normalerweise eine Menge Zucker. Cola geht im Wasser unter, Cola – Light schwimmt hingegen. Der Unterschied zwischen beiden Getränken liegt in den Zutaten. Cola enthält Zucker, Cola – Light enthält hingegen Süßstoff. Cola hat auf Grund seines hohen Zuckergehaltes eine wesendlich höhere Dichte als Wasser, daher sinkt die Dose. Bei Cola – Light wir der Zucker durch eine wesendlich geringere Menge an Süßstoff ersetzen. Daher hat Cola – Light eine geringere Dichte als Cola und eine nur geringfügig größere Dichte als Wasser. Da zusätzlich in jeder Getränkedose immer etwas Luft eingeschlossen ist, kann die Cola – Lightdose, obwohl ihre Dichte etwas größer als die von Wasser ist, schwimmen, wenn das Gewicht der Dose nicht durch Wasser auf dem Deckel vergrößert wird.

Drückt man die Flasche taucht der Kartesische Taucher unter. Lässt man sie wieder los, kommt er wieder an die Oberfläche.

Zum Backaromafläschchentaucher:

Drückt man die Flasche erhöht sich der Druck in der Flasche. Wasser kann nicht komprimiert (zusammengedrückt oder da Volumen verkleinert) werden. Luft hingegen kann komprimiert werden. In der ganzen Flasche befindet sich nur im Backaromafläschchen Luft. Diese wird durch den Druck auf die Flasche zusammengedrückt und es dringt mehr Wasser in die Flasche. Das Backaromafläschchen wird dadurch schwerer und taucht unter.

Zum Orangenschalentaucher:

Hier funktioniert alles genauso wie bei dem Backaromafläschchen. Das Loch der Flasche entspricht bei der Orangenschale den Poren. Benutzt du eine Orangenschale als Taucher kannst man gut beobachten, wie die Bläschen aus der Schale schießen und nach oben düsen!

Zunächst geht das Ei im Wasser unter. Das liegt daran, dass das Ei eine höhere Dichte als das Wasser hat. Damit es schwimmt muss also die Dichte von Wasser erhöht werden. Dies erreicht man durch den Zusatz von Kochsalz. Das Salz löst sich im Wasser auf und erhöht somit die Dichte der Flüssigkeit. Steigt das Ei nach oben, ist der Schwellenpunkt erreicht: das Ei hat eine geringere Dichte als die Flüssigkeit.

Am zweiten Tag wurde gelötet.

Zunächst einmal: Wie funktioniert das überhaupt?

Man benötigt einen Lötkolben, der durch Strom erhitzt wird, zwei Metallstücke, die man miteinander verbinden will und Zinn. Als erstes muss man die Metallstücke, die man löten will, erhitzen. Diese fügt man aneinander und umschließt sie dann mit dem geschmolzenen Zinn und wartet, bis es getrocknet ist.
Nach einigen Versuchen mit kleinen Skulpturen, versuchten wir es dann mit einer sog. Miniorgel, einer elektrischen Schaltung.
Dazu werden zunächst Nägel in ein Holzbrett geschlagen. Dann werden Metalldrahtstücke in der passenden Größe ( von einem Nagel zum anderen ) geschnitten, diese und die  Transformer und Batterien nach genauer Anleitung  auf die Nägel gelötet. Zwischen zwei Nägel wird ein Streifen Graphit angebracht. Damit wird geprüft, ob man alle Schaltungen richtig verbunden hat. Fährt man mit einem Bleistift über den Streifen, werden Töne erzeugt, dann hat man es geschafft.

Alle durften ihre Miniorgel mit nach Hause nehmen.

Am dritten Tag stand Web-Design auf dem Programm.

Wir erstellten unsere eigene Homepage!
Die zwei Studentinnen erklärten uns zunächst, wie eine solche Homepage aufgebaut ist. Wir mussten uns in Zweiergruppen aufteilen und schon ging es an die PCs.
Die einzelnen Schritte waren auf einem Anleitungsblatt zusammengefasst und mit der Unterstützung der beiden Frauen konnten wir uns an die Arbeit machen. Sie hatten eine Digitalkamera mitgebracht, sodass wir auch Fotos einbauen konnten. Am Ende des Tages hatten wir alle eine Homepage und konnten diese auch am Präsentationstag vorführen.

Mir hat es viel Spaß gemacht und ich kann dieses Projekt nur weiterempfehlen.

Die Uni Koblenz bietet auch einen Ferienkurs (MUT – Mädchen und Technik ) an.
Also Mädels, traut euch, es lohnt sich!

(Isabell Oho, 8d)