Arbeitsblatt: Physikversuche mit Luft

Physikversuch 1 Luft nimmt Raum ein Material: (leere) Glasflasche Trichter Knete Becher mit Wasser Trinkhalm (Röhrchen) Skizze: (Trinkhalm und Wasser in die Skizze zeichnen) Meine Beobachtungen: In die leere Glasflasche einen Trichter hineinstecken. Mit Knete die Flaschenöffnung rund um den Trichter luftdicht abdichten. Mit dem Becher Wasser zügig in den Trichter füllen. Zuerst tropft ein wenig Wasser in die Flasche, doch dann bleibt das Wasser im Trichter und fliesst nicht ab. Der Trinkhalm wird zuerst oben mit dem Finger zugehalten und dann durch den Trichter bis in die Flasche geführt. Zieht man die Fingerkuppe weg, läuft das Wasser in die Flasche hinein. Meine Interpretationen/Folgerungen: Die Flasche ist mit Luft gefüllt. Diese müsste, will man Wasser hineinschütten, entweichen. Das kann sie wegen der Abdichtung nicht. Das von oben drückende Wasser und der Luftdruck in der Flasche halten sich das Gleichgewicht, so dass das Wasser nicht nach unten laufen kann. Die Luft benötigt ihren Platz. Der Trinkhalm schafft Entlastung. Durch ihn kann die Flaschenluft nach außen entweichen ( Ventil). Nun strömt das Wasser im Trichter nach unten. Physikversuch 1 Luft nimmt Raum ein Material: (leere) Glasflasche Trichter Knete Becher mit Wasser Trinkhalm (Röhrchen) Skizze: Trinkhalm und Wasser in die Skizze einzeichnen. Meine Beobachtungen: Meine Interpretationen/Folgerungen: Fragen zum Physikversuch 1 Das Wasser fließt nicht durch den Trichter, da die Knete diesen verstopft. Ja Ne in Das Wasser fließt nicht durch den Trichter, da sich in der Flasche Luft befindet. Diese kann nicht entweichen. Ja Ne in Das Wasser fließt durch den Trichter, da die Flasche leer ist. Ja in Ne Wenn die Flasche in warmes Wasser gestellt wird, entstehen Wellen, die die Flasche zum wackeln bringen. Ja Ne in Wenn die Flasche in warmes Wasser gestellt wird, erwärmt sich die Luft in der Flasche. Die warme Luft steigt nach oben und hebt die Münze an. Ja Ne in Das Wasser fließt nicht durch den Trichter, da die Knete diesen verstopft. Ja Ne in Das Wasser fließt nicht durch den Trichter, da sich in der Flasche Luft befindet. Diese kann nicht entweichen. Ja Ne in Das Wasser fließt durch den Trichter, da die Flasche leer ist. Ja Ne in Wenn die Flasche in warmes Wasser gestellt wird, entstehen Wellen, die die Flasche zum wackeln bringen. Ja Ne in Wenn die Flasche in warmes Wasser gestellt wird, erwärmt sich die Luft in der Flasche. Die warme Luft steigt nach oben und hebt die Münze an. Ja Ne in Physikversuch 2a zusammengepresste Luft ist Energie Material: Luftballon Skizze: Versuchsablauf: Puste (blase) den Ballon auf und halte die Öffnung fest zusammengedrückt. Nun lässt du den Ballon los. Meine Beobachtungen: Der Ballon fliegt mit unregelmässigen Bewegungen im Zimmer herum. Dabei wird er immer kleiner, d. h. er fällt langsam zusammen. Am Ende der Flugphase tritt eine deutliche Geschwindigkeitszunahme auf. Meine Interpretationen/Folgerungen: Gas respektive Luft ist im Ballon eingeschlossen. Diese Luftmoleküle bewegen sich frei und unkontrolliert. Dabei dehnen sie sich aus. Sie füllen den Raum im Innern des Ballons. Dabei prallen sie auch immer wieder gegen die Gummihaut und werden von dort reflektiert/zurückgeworfen. Diese statistisch erfolgenden Stöße sind die Ursache für den Druck oder Spannung im Inneren des Luftballons, der dafür sorgt, dass der Luftballon seine Form behält. Wenn sich nun der Ballon öffnet, treten die Luftmoleküle aus dem Ballon heraus und die leere Hülle fällt zusammen. Die Masse von schnell ausströmender Luft erzeugt eine diesem Luftstrahl entgegengesetzte Kraft, die den Ballon vorwärts treibt. Es entsteht eine Schubkraft. Physikversuch 2a zusammengepresste Luft ist Energie Material: Luftballon Skizze: Versuchsablauf: Puste (blase) den Ballon auf und halte die Öffnung fest zusammengedrückt. Nun lässt du den Ballon los. Meine Beobachtungen: Meine Interpretationen/Folgerungen: Unterstreiche die wichtigen Textstellen Gas respektive Luft ist im Ballon eingeschlossen. Diese Luftmoleküle bewegen sich frei und unkontrolliert. Dabei dehnen sie sich aus. Sie füllen den Raum im Innern des Ballons. Dabei prallen sie auch immer wieder gegen die Gummihaut und werden von dort reflektiert/zurückgeworfen. Diese statistisch erfolgenden Stöße sind die Ursache für den Druck oder Spannung im Inneren des Luftballons, der dafür sorgt, dass der Luftballon seine Form behält. Wenn sich nun der Ballon öffnet, treten die Luftmoleküle aus dem Ballon heraus und die leere Hülle fällt zusammen. Die Masse von schnell ausströmender Luft erzeugt eine diesem Luftstrahl entgegengesetzte Kraft, die den Ballon vorwärts treibt. Es entsteht eine Schubkraft. Physikversuch 2a zusammengepresste Luft ist Energie Fülle den Lückentext richtig aus Gas respektive ist im Ballon eingeschlossen. Diese Luftmoleküle bewegen sich und. Dabei sie sich . Sie den Raum im Innern des Ballons. Dabei prallen sie auch immer wieder gegen die Gummihaut und werden von dort. Diese statistisch erfolgenden Stöße sind die Ursache für die im Inneren des Luftballons, der dafür sorgt, dass der Luftballon seine behält. Wenn sich nun der Ballon , treten die Luftmoleküle aus dem Ballon heraus und die leere Hülle zusammen. Die Masse von schnell ausströmender Luft erzeugt eine diesem Luftstrahl entgegengesetzte Kraft, die den Ballon treibt. Es entsteht eine . Die Spannkräfte entweichen, eine Schubkraft entsteht. Die Spannkräfte gleichen sich aus. Spannung, Luft, vorwärts, zurückgeworfen, Form, frei, Schubkraft, öffnet, fällt, unkontrolliert, dehnen . aus, füllen, Physikversuch 2a zusammengepresste Luft ist Energie Fülle den Lückentext richtig aus Gas respektive Luft ist im Ballon eingeschlossen. Diese Luftmoleküle bewegen sich frei und unkontrolliert. Dabei dehen sie sich aus. Sie füllen den Raum im Innern des Ballons. Dabei prallen sie auch immer wieder gegen die Gummihaut und werden von dort zurückgeworfen. Diese statistisch erfolgenden Stöße sind die Ursache für die Spannung im Inneren des Luftballons, der dafür sorgt, dass der Luftballon seine Form behält. Wenn sich nun der Ballon öffnet, treten die Luftmoleküle aus dem Ballon heraus und die leere Hülle fällt zusammen. Die Masse von schnell ausströmender Luft erzeugt eine diesem Luftstrahl entgegengesetzte Kraft, die den Ballon vorwärts treibt. Es entsteht eine Schubkraft (ein Rückstoss). Die Spannkräfte entweichen, eine Schubkraft entsteht. Die Spannkräfte gleichen sich aus. Spannung, Luft, vorwärts, zurückgeworfen, Form, frei, Schubkraft, öffnet, fällt, unkontrolliert, dehnen . aus, füllen, Physikversuch 2b zusammengepresste Luft ist gespeicherte Energie Material: Luftballon Klebestreifen Trinkhalm, mit Klebeband befestigt Skizze: Schnur Luftballo Schnur ca. 3 Trinkhalm (Röhrchen) Wäscheklammer Versuchsablauf: Wir pusten einen Luftballon auf und, verdrehen leicht den Verschluss und verschließen ihn mit einer Wäscheklammer, damit die Luft nicht entweichen kann. Wir kleben dann den aufgepusteten Ballon an einen Strohhalm. Durch den Strohhalm wird ein Faden gefädelt und stramm gespannt. Dann wird die Wäscheklammer entfernt. Meine Beobachtungen: Wird jetzt die Klammer entfernt, rast der Ballon am Faden entlang bis er leer ist. Meine Interpretationen/Folgerungen: Woher kommt die Kraft? Kommen alle Ballons gleich weit? Um einen Luftballon aufzupusten, muss man immer mehr Luft in sein Inneres drücken. Der Druck im Ballon steigt. Lässt man die Luft plötzlich wieder heraus, wird der Ballon von der herausströmenden Luft in die entgegengesetzte Richtung gedrückt: Diese Kraft nennt man Rückstoß. Je mehr Luft herausströmt, desto weiter kommt der Ballon! Wie eine Rakete bewegt sich nun der Ballon entlang der Schnur. Das Rückstoßprinzip findet nicht nur bei der Rakete Anwendung, sondern z.B. auch bei Raketenautos für Hochgeschwindigkeitsrekorde. Physikversuch 2b zusammengepresste Luft ist gespeicherte Energie Material: Luftballon Klebestreifen Trinkhalm, mit Klebeband befestigt Schnur ca. 3 Trinkhalm (Röhrchen) Wäscheklammer Skizze: Schnur Luftballo Versuchsablauf: Wir pusten einen Luftballon auf und, verdrehen leicht den Verschluss und verschließen ihn mit einer Wäscheklammer, damit die Luft nicht entweichen kann. Wir kleben dann den aufgepusteten Ballon an einen Strohhalm. Durch den Strohhalm wird ein Faden gefädelt und stramm gespannt. Dann wird die Wäscheklammer entfernt. Meine Beobachtungen: Meine Interpretationen/Folgerungen: Woher kommt die Kraft? Kommen alle Ballons gleich weit? Um einen Luftballon aufzupusten, muss man immer mehr in sein Inneres drücken. Der im Ballon steigt. Lässt man die Luft plötzlich wieder heraus, wird der Ballon von der herausströmenden Luft in die Richtung gedrückt: Diese Kraft nennt man. Je mehr Luft herausströmt, desto weiter kommt der Ballon! Wie eine bewegt sich nun der Ballon entlang der Schnur. Das Rückstoßprinzip findet nicht nur bei der Rakete Anwendung, sondern z.B. auch bei Raketenautos für Hochgeschwindigkeitsrekorde. Physikversuch 3a Luft nimmt einen Raum ein oder ist das Wasser trocken Material: durchsichtiger Becher/Glas Schale mit Wasser Papiertaschentuch Skizze: Versuchsablauf: 1. Knülle das Papiertaschentuch zusammen und stopfe es ins Glas. Wenn nötig, klebe es am Boden des Glases fest. 2. Drehe das Glas um und drücke es ganz gerade in die Wasserschüssel. 3. Drücke es so weit nach unten, dass das Taschentuch auch wirklich „unter Wasser ist. Beobachtung: Das Papiertaschentuch im Glas wird nicht nass, obwohl es unter Wasser ist. Folgerungen/Interpretationen: Das Taschentuch wird nicht nass, weil es an den Boden des Glases gedrückt wird. Das Papiertaschentuch kommt gar nicht mit dem Wasser in Berührung, weil die im Glas eingeschlossene Luft das verhindert. Physikversuch 3a Luft nimmt einen Raum ein oder ist das Wasser trocken Material: durchsichtiger Becher/Glas Schale mit Wasser Papiertaschentuch Skizze: Versuchsablauf: 1. Knülle das Papiertaschentuch zusammen und stopfe es ins Glas. Wenn nötig, klebe es am Boden des Glases fest. 2. Drehe das Glas um und drücke es ganz gerade in die Wasserschüssel. 3. Drücke es so weit nach unten, dass das Taschentuch auch wirklich „unter Wasser ist. Beobachtung: Das Papiertaschentuch im Glas wird nicht nass, obwohl es unter Wasser ist. Folgerungen/Interpretationen: Physikversuch 3b Luft nimmt einen Raum ein oder Luft ist leichter als Wasser? Material: 2 Becher/Gläser Schale mit Wasser wasserfeste Filzstifte Skizze: Versuchsablauf Dieser Versuch knüpft an den Versuch 3a an. Eine Schale wird ca. zu mit Wasser gefüllt. Zwei Gläser werden mit unterschiedlichen Farben gekennzeichnet. Das erste Glas wird mit Wasser gefüllt. Dann wird es vollständig ins Wasser getaucht und umgedreht. Es bleibt voll Wasser, auch wenn man es neigt. Das zweite Glas wird gleich dem Versuch 3a verkehrt und senkrecht langsam in Wasser getaucht. Nun kippt man wie bei der Skizze oben dargestellt, das zweite Glas langsam. Meine Beobachtungen: Aus dem zweiten Glas treten Luftblasen aus, die ins erste steigen. Meine Interpretationen/Folgerungen: Weil die austretende Luft leichter als Wasser ist, steigt sie und wird im ersten Glas aufgefangen, welches sich damit füllt. Wenn aus dem zweiten Glas die Luft austritt, füllt sich der frei gewordenen Raum automatisch mit Wasser, das nachfliesst. Der Luftdruck verändert sich Physikversuch 4 Material: Glas Schale mit Wasser Rechaud-Kerze Skizze: Meine Beobachtungen: Eine Kerze wird in eine Schale mit Wasser gestellt. Das Glas wird darübergestülpt. Kurz darauf geht die Kerzenflamme aus. Nun steigt das Wasser im Innern des Glases. Meine Interpretationen/Folgerungen: Sobald der Sauerstoff im Glas verbraucht ist, erlischt die Kerze. Die Luft im Glas kühlt nun rasch ab und zieht sich zusammen, da kalte Luft weniger Volumen einnimmt als heiße. Damit sinkt aber auch der Druck im Glas und wird geringer als der Außendruck. Die Außenluft drückt daher das Wasser in das Glas hinein. Die Luft oberhalb der Flamme ist heiß. Stülpt man das Glas über die Kerze, so befindet sich bereits heiße Luft darin. Die Kerze erlischt jedoch sehr bald wegen Sauerstoffmangel. Kühlt die Luft im Glas ab, verringert sich ihr Druck. Der Luftdruck verändert sich oder „der Geist aus der Flasche Physikversuch 5 Material: kalte Flasche Geldstück (gleich gross, wie die Flaschenöffnung) Evtl. Schüssel mit heissem Wasser Skizze: oder Meine Beobachtungen: Variante 1 1. Flasche über Nacht an einen kühlen Platz stellen. 2. Rand der Öffnung kurz vor der Vorführung mit Wasser befeuchten. 3. Vor den Augen der Zuschauer eine Münze auf die Öffnung legen. 4. Flaschenbauch mit beiden Händen umfassen. Was passiert? Variante 1 Befeuchte die Flaschenöffnung. Lege nun das Geldstück oben drauf, so dass die Münze die Flaschenöffnung völlig abschließt. Stelle die Flasche dann ins warme Wasser. Was passiert? Meine Interpretationen/Folgerungen: Die Hände erwärmen die kalte Luft in der Flasche. Die Luft dehnt sich aus und möchte entweichen, schafft es aber nicht, weil die Münze durch das Wasser auf der Öffnung klebt. Irgendwann wird der Druck in der Flasche aber zu groß. Die Luft strömt aus und hebt dabei die Münze an. Der Luftdruck verändert sich oder einen Luftballon ohne Puste aufblasen Physikversuch 6 Material: Flasche Luftballon Schüssel mit heissem Wasser Schüssel mit kaltem Wasser Skizze: Meine Beobachtungen: Wir stellen eine Flasche einige Minuten lang in eine Schale mit warmem Wasser. Nun stülpen wir einen Luftballon über den Flaschenhals und stellen die Flasche in kaltes Wasser. Meine Interpretationen/Folgerungen: Mit einem teilweisen Vakuum können wir einen Ballon aufblasen. Wenn die Flasche im warmen Wasser steht, erwärmt sich die Luft darin. Sie dehnt sich aus. Wenn die heiße Flasche mit dem aufgestülpten Ballon in das kalte Wasser gestellt wird, kühlt sich die Luft innen sehr rasch ab. Dabei zieht sie sich zusammen; der Luftdruck in der Flasche sinkt. Um den niedrigeren Druck in der Flasche mit dem normalen Luftdruck außerhalb auszugleichen, dringt Luft von außen in die Flasche – der Luftballon wird förmlich von der Außenluft in die Flasche gedrückt und aufgeblasen. Vakuum In einem luftleeren Raum herrscht ein Vakuum. Man pumpt zum Beispiel aus einer Konservendose die Luft heraus und verschließt sie dann. Im Inneren der Dose ist dann nur noch wenig Luft vorhanden, es herrscht ein niedriger Luftdruck. In der Umgebung herrscht normaler Luftdruck. Wenn wir also die Dose aufmachen, gleichen sich die Druckunterschiede aus: Luft fließt zischend in die Dose. Auch die Lungen arbeiten nach diesem Prinzip. Wenn wir ausatmen, entsteht in den Lungen teilweise ein Vakuum. Beim Einatmen wird es wieder aufgefüllt. Wenn wir mit einem Strohhalm Limonade trinken, erzeugen wir im Mund ein Vakuum. Dadurch wird die Flüssigkeit hochgesogen. Auch das Flugzeug hält sich durch ein teilweises Vakuum in der Luft: Die Flügel sind nämlich so gewölbt, dass oberhalb ein Unterdruck entsteht. Unterhalb der Flügel drückt ein Überdruck nach oben.