N wie Naturwissenschaften

Physiker:innen untersuchen die grundlegenden Phänomene der Natur. Sie versuchen diese anhand von beobachtbaren Eigenschaften und Verhalten eines Phänomens in einer Gesetzmäßigkeit zu erklären. Im Fokus liegen Energie und Kräfte der Natur und wie diese auf verschiedene Dinge wirken. Das klingt sicherlich erst einmal kompliziert. Tatsächlich kann das Entdecken von physikalischen Phänomenen aber auch großen Spaß machen! Probiere es doch gleich einmal aus: weiter unten findest zu zwei spannende Experimente!

WOW!

Tatsächlich bist du bei der Nutzung eines Smartphones permanent puren physikalischen Gesetzmäßigkeiten ausgesetzt. Ein Touchscreen funktioniert nur, weil Physiker:innen elektrische Gesetzmäßigkeiten kennen und nutzen können. Denn unter dem Schutzglas deines Smartphones befindet sich in den meisten Fällen ein feines elektronisches Gitter. Da wir Menschen „elektrische Wesen“ sind, stören unsere Finger durch Tippen oder Streichen das elektrische Feld. Die Technik in deinem Smartphone kann die Position der Störung errechnen und diese in ein Klicken übersetzen. Die beschrieben Funktionsweise wird als kapazitives Prinzip bezeichnet.

Experiment „Durch die Flasche pusten“

Für diesen Versuch benötigst du eine Flasche und ein Teelicht. Stelle das Teelicht hinter die Flasche und zünde es an. Positioniere dich nun vor der Flasche, sodass dein Mund möglichst in Höhe der Kerze ist. Puste nun gegen die Flasche. Trotzdass die Flasche vor dem Teelicht steht, wirst du die Flamme löschen.

Warum ist das so? Durch die Reibung zwischen Flasche und Luft, strömt die Luft nicht gerade an der Flasche vorbei, sondern um sie herum. Hinter der Flasche trifft der Luftsrom auf die Kerzenflamme und löscht diese. Luft besitzt demnach die Tendenz, an einer Oberfläche anzuliegen und beim Vorbeiströmen deren Krümmung zu folgen. Dieses Phänomen wird als Coanda-Effekt bezeichnet, da der rumänische Flugzeugingenieur Henri Coanda den Effekt 1910 beim Bau eines Flugzeugs entdeckte.

Experiment „Farben des Lichts“

Für den Versuch benötigst du ein Blatt Papier ein Glas, Wasser und sonniges Wetter. Fülle das Glas halbvoll mit Wasser. Lege das Papier auf den sonnenbeschienenen Fußboden. Halte das Glas Wasser ungefähr zehn Zentimeter über das Papier in die Sonne. Auf dem Papier erscheinen nun die Farben des Regenbogens.

Warum ist das so? Das für uns sichtbare Sonnenlicht besteht eigentlich aus Licht unterschiedlicher Wellenlängen. Je nach Wellenlänge ist auch die Farbe des Lichtes eine andere. Licht verhält sich beim Durchdringen unterschiedlicher Stoffe anders. Das Glas Wasser kann deshalb das Licht in die einzelnen Wellenlängen aufbrechen , sodass das enthaltene Farbspektrum für dich sichtbar wird.

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Biolog:innen erforschen die belebte Natur. Hierzu gehören Tiere, Pflanzen, Pilze, Bakterien und auch wir Menschen. Untersucht wird, wie sich Lebewesen entwickeln, verteilen und welchen Aufbau und welche Funktion sie haben. Durch die Beobachtung von Tieren und Pflanzen, lassen sich Gesetzmäßigkeiten erkennen und geben uns eine Erklärung, warum sich ein Lebewesen in seiner Umwelt so entwickelt hat, wie du es in der Natur beobachten kannst.

Du kannst es kaum erwarten deine erste Beobachtung durchzuführen? Dann schaue dir doch gleich die zwei Forschungsvorschläge weiter unter an!

WOW!

Der Bambus ist im wahrsten Sinne des Wortes ein Naturtalent unter den Pflanzen. Nicht nur Pandas verspeisen ihn gern, auch für uns Menschen liefert er schmackhafte Triebe, die wir essen können. Vielleicht sind dir diese schon einmal als Bambussprossen begegnet. Aber das ist nicht alles, aus der Bambusfaser lassen sich Garne spinnen, die wir für die Herstellung von Kleidung nutzen können. Weiterhin wirkt Bambus antibakteriell, was bedeutet, dass sich Bakterien schlechter auf den Fasern ansiedeln können. Der Bambus wächst weiterhin bis zu einem Meter am Tag! Er produziert viel Sauerstoff und liefert damit Tieren und Menschen ihre Lebensgrundlage. Da die verholzenden Halme des Bambus besonders stabil sind, lassen sich daraus auch Möbel, Geschirr und sogar Fahrräder herstellen. Ein richtiges Allroundtalent!

Experiment „Ameisenstraße“

Um eine Ameisenstraße zu bauen, benötigst du einen Bogen Pappe, Würfelzucker, Wasser und einen Ort im Freien, wo du bereits Ameisen gesichtet hast. Befeuchte den Würfelzucker mit Wasser und male mit ihm eine Zuckerspur auf den Pappbogen. Lege die Pappe in die Nähe der gesichteten Ameisen – du kannst die Pappe an den Ecken mit Steinen beschweren. Nun heißt es geduldig warten und beobachten.

Was wird passieren? Du wirst sehen, dass sich die Ameisen auf deiner Zuckerstraße versammeln. Ameisen haben einen sehr guten Geruchs- und Tastsinn. Ständig auf Nahrungssuche, werden sie auch deinen Zucker abtransportieren.

Experiment „Kartoffellabyrinth“

Für diesen Versuch benötigst du eine Kartoffel mit Trieben, ein kleines Gefäß mit Erde, einen Karton mit Deckel und etwas Pappe. Lege die Kartoffel mit dem Trieb nach oben in das Gefäß und bedecke sie mit Erde. Der Trieb sollte herausschauen. Stelle das Gefäß in eine Ecke des Kartons und Baue mit drei Pappstücken ein „Labyrinth“ in den Karton. Bohre an die vom Gefäß am weitesten entfernte Seite des Kartons ein Loch und schließe den Deckel. Stelle den Karton an einen sonnigen Ort.

Was wird passieren? Die weißen Triebe der Kartoffel werden sich durch das Labyrinth schlängeln und von dort durch das Loch nach draußen wachsen. Dort werden sie grün und bekommen Blätter. Ein Spross wächst immer dem Licht entgegen. Nur im Licht kann sich der grüne Pflanzenstoff Chlorophyll bilden.

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Chemiker:innen untersuchen den Aufbau, die Eigenschaften und die Umwandlung von Stoffen. Dabei interessiert in der Chemie besonders die Verbindung zwischen einzelnen Elementen. Bei chemischen Reaktionen werden die Bindungen zwischen den Atomen getrennt und die Elemente neu zusammengesetzt. Dadurch können neue Verbindungen und Stoffe entstehen. Die Gesetzmäßigkeiten bestehen hier aus Vorhersagen über mögliche Umwandlungen von einem Stoff in einen anderen.

WOW!

Alle uns bisher bekannten Stoffe sind aus vergleichsweise wenigen Einzelelementen zusammengesetzt – nämlich circa 80 bis 100 Stück. Unterschiedliche Kombinationen und Anordnungen dieser Grundelemente ergeben einige Millionen unterschiedlicher Verbindungen! Durch chemische Prozesse können damit verschiedene Materieformen wie Wasser, Gestein und Sand, Gewebe von Menschen, Tieren und Pflanzen bis hin zu Plastikverpackungen und andere so genannte Kunststoffe entstehen. Je nachdem wie die einzelnen Elemente zusammengesetzt sind, bestimmt dies die chemischen und auch die physikalischen Eigenschaften der Stoffe. Das macht die Chemie zu einer echt umfangreichen Wissenschaft!

Experiment „Sprudelnde Badekugel“

Badekugeln lassen sich ganz einfach selbst herstellen. Alle Grundzutaten findest du in Drogeriemärkten. Für eine Badekugel benötigst du:

• 65g Natron
• 35g Zitronensäure (in Pulverform)
• 15g Speisestärke
• 10ml Öl
• Du kannst optional auch zwei Tropfen ätherische Öle sowie die gleiche Menge Lebensmittelfarbe oder auch getrocknete Blüten oder Kräuter hinzufügen. Hier darfst du kreativ sein. :)

Mische zuerst das Natron, die Zitronensäure und die Speisestärke in einer Schüssel zusammen. Wenn du Blüten oder Kräuter verwendest, mische auch diese hinzu. Für ätherische Öle oder Lebensmittelfarbe schaffe dir eine kleine freie Fläche in der Schüssel und Tupfe die Tropfen auf die Fläche. Verrühre sie anschließend schnell. Als letztes fügst du das Öl hinzu und knetest die Masse zu einer Kugel. Sollte die Masse nicht halten, füge noch etwas Öl hinzu. Du kannst die Kugel in einer Muffinform oder einer Dose aufbewahren. Lass die Badekugel vor der Verwahrung in einer Dose 2-3 Tage trocknen. Achte darauf, dass sie vor der Verwendung nicht mit Wasser in Berührung kommt.

Was wird passieren? Wenn die Badekugel in Wasser gelöst wird, lösen sich auch die Zitronensäure und das Natron und reagieren miteinander. Aus der Säure Zitronensäure und der Base Natron (Natriumhydrogencarbonat) entsteht das gelöste Salz Natriumcitrat sowie Wasser und Kohlenstoffdioxid. Wenn das Gas Kohlenstoffdioxid entweicht, wird dies für uns als Sprudeln sichtbar.

Experiment „Papierchromatographie mit Filterpapier“

Für diesen Versuch benötigst du Filterpapier (am besten rund geschnitten), ein Glas Wasser und einen Filzstift in dunkler Farbe (am besten schwarz). Die Farbe des Stiftes muss wasserlöslich sein, achte deshalb darauf, dass du keinen Permanentmaker verwendest!

Schneide in die Mitte eines Filterpapiers ein Loch. Male nun mit dem Filzstift um das Loch eine dicke Linie. Rolle ein zweites Filterpapier so zusammen, dass du es durch das Loch schieben kannst und das erste Papier „aufstecken“ kannst. Stelle die Konstruktion nun in das Glas mit Wasser und warte bis das Filterpapier das Wasser nach oben saugt.

Was wird passieren? Du wirst erkennen, dass sich die schwarze Farbe um das Loch immer weiter ausbreitet und sich dabei in verschiedene Farben auflöst. Es entsteht ein bunter Farbverlauf. Die schwarze Farbe setzt sich eigentlich aus verschiedenen Farben zusammen, die durch die Reaktion mit dem Wasser sichtbar werden. Bei der Wanderung durch das Papier fließen die Farben unterschiedlich schnell und können deshalb in die einzelnen Farben getrennt werden. Dieser Effekt nennt sich Chromatographie und wird genutzt um Stoffgemische in ihre einzelnen Elemente aufzutrennen.

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