Arbeitsblatt: Wasser Experimente

Ist ein randvoll mit Wasser gefülltes Glas wirklich voll? Kannst du in ein Glas, das randvoll mit Wasser gefüllt ist, noch etwas hineintun, ohne dass es überläuft? Mach den Versuch mit einigen Münzen! Mit einigen Münzen und einem Glas voll Wasser kannst du es ausprobieren: Lass vorsichtig eine Münze nach der anderen ins Wasser gleiten. Mit jeder zusätzlichen Münze hebt sich der Wasserspiegel ein bisschen mehr. Es bildet sich ein kleiner «Wasserberg», der über den Rand hinausragt. Dieser kann enstehen, weil sich die Wassermoleküle gegenseitig anziehen und so etwas wie eine Haut über dem Wasser bilden. Dies nennt man auch Oberflächenspannung. Wenn der Druck des Wassers im Glas zu gross wird, kann die Oberflächenspannung das Wasser nicht mehr zusammenhalten, und das Wasser fliesst über. Die Oberflächenspannung auf der Wasseroberfläche ist auch dafür verantwortlich, dass einige Inseken wie beispielsweise der Wasserläufer auf dem Wasser laufen können, ohne unterzugehen. Lässt sich ein Wasserstrahl verbiegen? Wasser fliesst immer auf dem direktesten Weg nach unten. Immer? Oder schaffst du es, einen Wasserstrahl aus dem Wasserhahn abzulenken und von dir wegzustossen? Dieses Experiment zeigt dir, wie es geht. Du brauchst einen Kamm aus Kunststoff und ein Woll- oder Seidentuch. Drehe den Wasserhahn so auf, dass ein dünner, regelmässiger Strahl herausläuft. Reibe nun den Kamm mit dem Tuch und halte ihn nahe zum Wasserstahl. Was geschieht? Beobachtung Der Wasserstrahl nähert sich dem Kamm – das Wasser verbiegt sich. Erklärung Die kleinsten Teilchen des Wassers (die Wassermoleküle) bestehen unter anderem aus negativ geladenen Elektronen und positiv geladenen Protonen. Diese Ladungen sind im Molekül nicht ganz gleichmässig verteilt. Jedes Wassermolekül hat also einen schwachen positiven und einen negativen Pol. Wenn es in die Nähe eines elektrisch geladenen Gegenstandes kommt, richtet es sich wie ein kleiner Magnet im elektrischen Feld aus. Als du den Kamm am Wolltuch gerieben hast, sind Elektronen vom Kamm auf das Tuch gesprungen, so dass der Kamm nun zuwenige Elektronen hat und positiv geladen ist. Bringt man ihn in die Nähe des Wasserstrahls, zieht er den negativen Pol der Wassermoleküle an und lenkt den Strahl ab. Experimente-Tipp: Wasser hat eine Haut Kann eine Büroklammer auf dem Wasser schwimmen? Experiment zum Selbermachen: Benötigte Materialien • • • 1 Glas, gefüllt mit Wasser Büroklammern Spülmittel Durchführung 1. 2. 3. 4. 5. Beobachte, wie die Oberfläche des Wassers aussieht Lege die Büroklammern nacheinander vorsichtig auf die Wasseroberfläche Beobachte, was passiert Gib vorsichtig ein paar Tropfen Spülmittel ins Wasser Beobachte, was passiert Beobachtung Die Büroklammern schwimmen auf der Wasseroberfläche. Wenn man Spülmittel ins Wasser gibt, sinken sie jedoch ab. Erklärung Die oberste Schicht von Wasserteilchen verhält sich wie eine Haut über dem restlichen Wasser, da sich die Teilchen gegenseitig anziehen und zum Inneren der Wassermasse gezogen werden. Das nennt man Oberflächenspannung. Dank dieser Haut kann sogar eine Büroklammer aus Metall auf der Wasseroberfläche schwimmen, wenn man sie ganz vorsichtig darauflegt. Wenn man nicht sorgfältig genug ist und die Wasser-Haut zerreisst, sinkt die Büroklammer jedoch ab. Sie hat eine höhere Dichte als Wasser; man sagt auch, Metall hat ein höheres spezifisches Gewicht als Wasser. Das bedeutet, dass ein Metallwürfel schwerer ist als ein Wasserwürfel von genau derselben Grösse. Die Büroklammer versinkt auch, wenn man Spülmittel ins Wasser gibt. Spülmittel (oder jede andere Seife) setzt nämlich die Oberflächenspannung des Wassers herab. Die Wasser-Haut ist nun nicht mehr stark genug, um die Büroklammer zu tragen. Weitere Experimente mit Wasser und Spülmittel findest du übrigens hier. Das Wasser fließt bergauf! Kannst du dir vorstellen, dass das Wasser aus Deinem Glas durch den Strohhalm in ein anderes Glas fließt? Ohne dass du daran die ganze Zeit saugst?? Nicht, dann mal los, der Versuch ist ganz einfach. Alles was du brauchst: • • • 2 Gläser eine kleine Kiste oder Box (ungefähr so groß wie dein Glas) 1 Strohhalm zum Abknicken Am Besten probierst du den Versuch zunächst in der Duschwanne. 1. Stelle die Kiste in die Duschwanne, mit dem Boden nach oben. 2. Ein Glas füllst du mit Wasser und stellst es vorsichtig auf die Box. Das andere stellt du auf den Boden der Duschwanne, so dass es tiefer steht als das Glas auf der Box. 3. Halte den Strohhalm in das volle Glas und sauge an ihm. Ist der Strohhalm mit Wasser gefüllt, hältst du das Ende an dem du gesaugt hast mit einem Finger zu. 4. Halte nun den Strohhalm in das noch unbenutzte Glas und nimm den Finger von der Öffnung. Was passiert? Das Wasser fließt durch den Strohhalm in das anderer Glas. Es fließt bergauf!!! Scheinbar fließt das Wasser bergauf! Die Erklärung ist nicht so schwierig wie du meinst. Das Gewicht des Wasser im zweiten, etwas längeren Teil des Strohhalms ist ein wenig größer als der Teil des Strohhalms, der im Wasser eingetaucht ist. Das Wasser läuft aus dem längeren Teil ab, weil eine Kraft (die sogenannte Kohäsionskraft) dafür sorgt, dass das Wasser zusammen bleibt. Die Wasserteilchen im längeren Teil ziehen sozusagen das Wasser aus dem kürzeren Teil hinterher. Daher kann das Wasser auch bergauf fließen, weil oben am Knick das Wasser in dem längeren Strohhalmstück das Wasser aus dem kürzeren Stück mit auf seine Seite zieht. Tipp: Du kannst den Strohhalm auch weglassen und an seiner Stelle ein Handtuch benutzen! Flaschenmusik Du brauchst: • • 2 leere Flaschen kaltes Wasser Fülle eine der beiden Flaschen mit zur Hälfte mit Wasser. Lege nun nacheinander eine der beiden Flaschen an deine Lippen, so dass du über die Öffnung hinwegblasen kannst. (Nicht in die Flasche hineinblasen!) Kannst du die Töne der Flasche hören? Durch das Blasen über die Öffnung der Flaschen, werden Luftwirbel von dir erzeugt. Luftwirbel sind unregelmäßige Bewegungen der Luft. Diese bewegen die Luft im Flaschenhals regelmäßig und schnell hoch und runter. Eine solche Bewegung nennt man Schwingung. Die Luft im Flaschenhals wirkt wie ein Pfropfen, der auf und ab bewegt wird. Der Pfropfen federt auf der Luft im Flaschenbauch, so ähnlich wie du in einer Hüpfburg. Wenn der Flaschenhals länger ist, ist der Pfropfen größer und es schwingt langsamer. Ist die Feder härter, ist die Schwingung schneller. Mehr Wasser in der Flasche macht die Luftfeder härter (wie eine stramm aufgeblasene Hüpfburg ). Also: Eine schnellere Schwingung ist ein höherer Ton und eine langsame Schwingung ergibt einen tieferen Ton. Überall dort, wo Luft schwingt entstehen Töne! Hast du schon einmal mit Gläsern Musik gemacht? Musik machen mit Gläsern Was brauche ich? • mehrere möglichst dünnwandige Gläser (mit Rotwein- oder Sektgläsern geht es manchmal ganz gut, aber Vorsicht: je dünnwandiger die Gläser sind, desto leichter zerbrechen sie auch) • Wasser Was muss ich machen? Fülle die Gläser mit unterschiedlich viel Wasser. Feuchte deine Finger an, und fahre langsam am Rand eines Glases entlang. Du solltest dabei das Glas unten festhalten und deinen Finger auf den Rand des Glases etwas drücken. Wenn zunächst kein Ton zu hören ist, versuche vorsichtig!!! (der Glasrand ist vielleicht zerbrechlich) den Druck auf das Glas zu erhöhen. Was passiert? Wenn du den richtigen Druck hast und das Glas geeignet ist, gibt es singende Töne von sich! Es klappt manchmal nicht sofort, du musst etwas rumprobieren. Aber dann kannst du mit verschiedenen Gläsern eine Melodie spielen! Durch das Reiben mit dem Finger über den Glasrand fängt das Glas an zu schwingen. Diese Schwingungen erzeugen einen Ton. Je nachdem, wieviel Wasser im Glas ist, gibt es einen anderen Ton. Also: Mehr Wasser im Glas erzeugt tiefere Töne, weniger Wasser erzeugt höhere Töne. Was erzeugt den Ton? Das Glas erzeugt den Ton! Es kann schneller schwingen, wenn weniger Material bewegt wird. Ist Wasser im Glas muss dieses mitbewegt werden und deshalb ist die Schwingung langsamer. Die Frequenz, das ist die Anzahl der Schwingungen in einer Sekunde, wird kleiner. Je kleiner die Frequenz, desto tiefer der Ton. So kannst du eine kleine Melodie spielen! Und jetzt probiere das gleiche Mal mit der Flaschenmusik!