EXPERIMENT: WIE FLIEGT EINE RAKETE?
Die Menschen sind mit einer Rakete zum Mond geflogen. Wie geht das denn? Finde es heraus!
Das braucht Ihr:
(Angel- oder Drachen-) Schnur (etwa 10 Meter)
Einen Luftballon
Einen Trinkhalm
Klebeband
Schere
2 Helfer Experiment:
1. Schneide den Trinkhalm durch und fädle beide Hälften auf die Schnur.
2. Spanne die Schnur straff durchs Zimmer, etwa auf Brusthöhe.
3. Dein Helfer bläst den Ballon auf und hält das Ende gut
verschlossen.
4. Klebe den aufgeblasenen Ballon an den Halmen fest.
5. Dein Helfer kann den Ballon jetzt loslassen. Er saust rasend schnell die Schnur entlang, von einem Ende zum anderen.
Das passiert:
Wenn man Luft in den Ballon bläst, dehnt er sich aus. Im Inneren des Luftballons herrscht nun ein viel höherer Luftdruck als außen. Sobald du den Ballon loslässt, entweicht die Luft, um den Druck auszugleichen. Da die Luft mit viel Kraft nach hinten ausströmt, bewegt sich der Ballon recht schnell nach vorne. Mit diesem sogenannten Rückstoßprinzip fliegt auch eine Rakete.
Überlegen Sie mit den Kindern, wo es das Rückstoßprinzip noch gibt. Und in welchen Büchern geflogen wird.
Im Haushalt gibt es auch ein Gerät, das mit dem Rückstoßprinzip arbeitet: die
Geschirrspülmaschine! Über dem schmutzigen Geschirr dreht sich ein Arm, der das Wasser gleichmäßig verteilt. Dieser Arm wird jedoch nicht von einem Motor angetrieben, sondern mit Hilfe des Rückstoßprinzips.
Im Meer gibt es ein Lebewesen, das Mithilfe des Rückstoßprinzips vorankommt: die Quallen schwimmen durch eine sich zusammenziehende Bewegung ihres Schirmes, bei der sie nach dem Rückstoßprinzip Wasser nach unten ausstoßen. Mit diesem Prinzip können sie bis zu zehn Kilometer pro Stunde zurücklegen.
Für Wasserfahrzeuge wird das das Rückstoßprinzip mittels des Wasserstrahlantriebs genutzt.
Mit einem Motor wird durch einen Propeller Wasser angesaugt und durch Düsen wieder ausgestoßen. Diese auch Jetantrieb genannte Technik kann man im Urlaub bei Jetskis beobachten.
Der Pulsarmotor ist das Herzstück jedes Knatterbootes (auch Dampfboot oder Kerzenboot genannt). Wenn die Kerze brennt, dann dehnt sich im Pulsarmotor Wasserdampf aus und drückt Wasser durch Rohre nach außen. Dies erzeugt einen Rückstoß, der das Boot antreibt.
Das Rückströmen von kaltem Wasser und erneute Ausstoßen sorgt für das Schwingen der Wassersäule im Inneren, die zum typischen Knattergeräusch führt.
SCHWERELOSIGKEIT IM PAPPBECHER
Kann man nur im Sommer draußen machen!
Schwerelosigkeit - sowas gibt's doch nur im Weltraum... Oder in deinem fallenden Pappbecher...
Du brauchst dazu nur einen Becher aus Pappe. Am unteren Rand stichst du zwei sich gegenüberliegende Löcher in die Seite. Nun füllst du den Becher mit Wasser, wobei du die Löcher zunächst mit den Fingern zuhältst.
Wenn du die Löcher nun freigibst, läuft das Wasser heraus - das ist nichts Besonderes. Aber wenn du den Becher aus Kopfhöhe oder besser noch höher fallen lässt, wirst du bemerken, dass während des Fallens kein Wasser aus dem Becher herausläuft. Das Wasser wird also anscheinend nicht mehr von der Erde angezogen.
Woran liegt das?
Solange der Becher zum Boden fällt, wirkt auf das Wasser keine zusätzliche Kraft. Das Wasser fällt ja genauso schnell wie der Becher, also läuft es nicht unten heraus, denn dann wäre es ja schneller. Die Schwerkraft wirkt aber ja auf alle Dinge mit der gleichen Beschleunigung.
Im Becher scheint es nun aber Schwerelosigkeit zu geben. Denn es fällt ja im Becher nichts mehr nach unten. Würde man in diesem Becher sitzen, würde man
ja gar nicht wissen, dass man fällt - die Umgebung fällt ja mit einem. Also hätte man das Gefühl zu schweben.
So simuliert man auch beim Astronauten-Training die Schwerelosigkeit, die die Astronauten später bei ihrer Arbeit im Weltraum erwartet. Man fliegt in einem Flugzeug mit ihnen sehr weit nach oben und lässt dann das Flugzeug einige hundert Meter im Sturzflug sinken, so dass derselbe Effekt eintritt wie in unserem Pappbecher.
EXPERIMENT: FLIEHKRAFT IM WELTRAUM Sputnik I war der erste Satellit und wurde am 4.
Oktober 1957 von der ehemaligen Sowjetunion gestartet - mit Hilfe der Fliehkraft.
Aus einfachen Materialien wird der erste Erdsatellit, der Sputnik, nachgebaut. Damit er genauso fliegt, wie ein Satellit im Orbit, wird er an einem Band geschleudert bis er auf einer Kreisbahn "fliegt".
Dabei stellt das Band die Erdanziehungskraft dar.
Du brauchst:
Softball / Styroporkugel
Alufolie
4 Schaschlikspieße
Etwas Flüssigkleber
Schnur ca. 1 m
Apfelsinennetz
Schere Experiment:
1. Verpacke den Softball straff im Apfelsinennetz und verknote ihn fest. In den Knoten kann gleich das Band mit eingebracht und überstehendes Netz abgeschnitten werden.
2. Der Sputnik hat vier Antennen. Stecke die Schaschlikspieße in den Softball gesteckt und fixiere sie mit Klebstoff (Heißkleber geht auch gut)
3. Falls nötig, die Löcher mit der Schere vorbohren.
4. Packe den Satelliten in Alufolie ein - fertig ist der Sputnik!
5. Jetzt soll der Sputnik fliegen. Ein Kind ist die Erde und lässt den Satelliten am Band über seinen Kopf kreisen.
Das passiert:
Durch das rasche Kreisen des Satelliten wird dieser auf der Bewegungsebene nach außen gedrückt, sodass er eine Kreisbahn beschreibt.
Anschlussexperiment draußen:
Ein kleiner Plastikeimer wird im Freien zur Hälfte mit Wasser gefüllt. Dann wird er so schnell wie möglich in Kreisen über dem eigenen Kopf geschwungen. Schwappt Wasser aus dem Eimer? Nein! Nur wenn man der Eimer nicht schnell genug kreisen lässt, wird man nass.
Während der Eimer kreist, will das Wasser immer noch den geraden Weg einhalten und wird so gegen die Eimerwände gedrückt. Es kann nicht herausfließen.
Warum?
Objekte in Bewegung sind stets in gerader Richtung unterwegs, es sei denn, irgendetwas erzwingt eine Ablenkung. Bei jeder gekrümmten Bewegung entsteht die sogenannte Fliehkraft. Diese Fliehkraft "zieht" das sich bewegende Objekt auf der gekrümmten Bahn nach außen, genauer in Richtung einer gradlinigen Bewegung. - So zieht sie auch dich im Auto in der Kurve nach außen. Je stärker die Bahnkrümmung und je höher die
Geschwindigkeit, desto größer ist die Fliehkraft. Auch das Karussell auf dem Jahrmarkt nutzt mit seiner raschen Drehung die Fliehkraft aus. Satelliten bleiben im Weltraum, weil sie kontrolliert auf einer Bahn mit gleichbleibender Geschwindigkeit um die Erde fliegen. Ihre Fliehkraft ist mit der Schwerkraft, die sie zur Erde zieht, genau ausgeglichen. Werden sie zu langsam, fallen sie auf die Erde herunter.
Quelle: https://www.haus-der-kleinen-forscher.de/de/praxisanregungen/experimente- themen/astronomie/experiment/fliehkraft-im-weltraum/
Alternative in der Bibliothek
EXPERIMENT: ZENTRIFUGALKRAFT
Wie kann eine Murmel in einem Glas bleiben, wenn die Öffnung nach unten zeigt?
Diese Materialien braucht ihr:
Ein Glas
Experiment:
1. Leg die Murmel in das Glas und dreh das Glas mit der Öffnung nach unten. Die Murmel fällt raus.
2. Leg die Murmel wieder in das Glas. Dreh das Glas, bis die Murmel an der Glaswand entlangläuft und dreh es um.
Überraschung!
Das passiert:
Die Kraft durch die Drehung (Zentrifugalkraft=Fliehkraft) ist stärker als die Schwerkraft. Deshalb bleibt die Murmel im Glas.
Quelle: www.wissensforscher.de
Planeten wie die Erde, Jupiter oder Saturn sind rund, aber keine perfekten Kugeln. An der Ober- und Unterseite (Pole) sind sie abgeflacht. Warum?
EXPERIMENT: ROTATIONSKRAFT DER ERDE
Du brauchst:
Bastelkarton DIN A4
Lineal
Zirkel
Stift
Schere
Rundstab aus Holz, Durchmesser ca. 8 mm
Flüssigkleber/Klebestift Experiment:
1. Zuerst werden drei Kreise aus der Pappe ausgeschnitten. Zwei davon sollten 4 cm im Durchmesser sein, der dritte sollte 3 cm im Durchmesser sein.
2. Steche jetzt ein Loch in einen der 4 cm-Kreise und ein Loch in den 3 cm-Kreis, so dass diese stramm auf den
Rundstab passen und sich nicht leicht verschieben
lassen.
3. In den zweiten 4 cm-Kreis schneide ein Loch, so dass
der Pappkreis locker auf dem Stab sitzt.
4. Nun schneide 8 Streifen aus der Pappe aus. Hierzu werden die Streifen mit einem Lineal vorgezeichnet. Die Streifen sollen 1,25 cm breit und 30 cm lang sein.
5. Klebe nun die ausgeschnittenen Pappstreifen mit einem Ende an den 4 cm-Kreis, der fest an dem Stab sitzt.
6. Stülpe diesen nun über den Rundstock und klebe ihn etwa 3 cm vom oberen Ende entfernt fest.
7. Jetzt nimm den 3 cm-Kreis, stülpe auch ihn über den Stab und klebe ihn ca. 15 cm vom oberen Kreis entfernt fest.
8. Nun nimm den letzten 4 cm-Kreis mit dem größeren Loch stülpe ihn auch über den Stab und klebe die noch freien Enden der Pappstreifen daran fest, so wie du es oben gemacht hast.
9. Vergewissere dich, dass der untere Kreis sich frei an dem Stab bewegen kann. Durch das Zusammenkleben erhälst du eine Streifenkugel. Nun bist du bereit
herauszufinden, was mit einem nicht festen Objekt passiert, wenn es einer Rotation ausgesetzt wird. Nimm den Stab zwischen deine Hände und reibe sie schnell
aneinander. Damit bekommt der Stab eine Rotation und was passiert mit deiner Streifenkugel?
Das passiert:
Durch das Experimentieren mit dem Modellplaneten kann man erkennen, was passiert, wenn ein Körper einer Rotation ausgesetzt ist. Durch das Drehen des Rundstabes bekommt das Modell eine typische Abplattung an der Ober- und Unterseite, so wie es auch mit Planeten und Sternen passiert.
EXPERIMENT SCHWERKRAFT
Dass Astronauten sich "komisch" bewegen, liegt nicht etwa an dem Raumanzug, sondern an der
sogenannten Schwerkraft. Anders gesagt: der
Astronaut wiegt auf dem Mond viel weniger als auf der
Erde. Mit diesem Experiment lässt sich
herausfinden, wie unterschiedlich Gewichte auf anderen Planeten oder dem Mond sind!
Du brauchst:
9 Plastikbeutel
Küchenwaage (bis 3 kg)
Eimer/ Schüssel
Sand/Kies (~ 9 kg)
Wasserfester Stift
Experiment:
1. lege neun Beutel zurecht, die mit den Namen der Planeten beschriftet werden:
Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun und einen mit "Mond".
Nun kommen die Gewichtsangaben, die unten in der Tabelle aufgeführt sind, unter den jeweiligen Namen.
Merkur: 0,345 kg
Venus: 0,870 kg
Erde: 1 kg
Mars: 0,380kg
Jupiter: 2,63 kg
Saturn: 1,13 kg
Uranus: 1,06 kg
Neptun: 1,4 kg
Mond: 0,166 kg
2. Starte das Befüllen mit dem Beutel, auf dem Erde geschrieben steht. Dieser Beutel wird geöffnet auf die Waage gestellt und mit genau 1 kg Sand oder Kies befüllt. Ist die Menge abgewogen, wird der Beutel mit Tesafilm verschlossen und beiseitegelegt.
Nun wird das gleiche mit den anderen Beuteln wiederholt und immer das Gewicht hineingefüllt, das darauf geschrieben wurde.
3. Du kannst nun testen, wie schwer oder leicht ein Kilo auf einem anderen Planeten ist.
Dazu stell Dir vor, auf einem der erwähnten Himmelskörper zu sein und nimm das entsprechende Säckchen in die Hand, z.B. das Säckchen mit der Aufschrift "Jupiter".
Wie schwer würde sich das gleiche Säckchen auf einem anderen Himmelskörper anfühlen? Um dies festzustellen, kann z.B. das Säckchen mit der Aufschrift "Mond" in die zweite Hand genommen werden. Die Unterschiede sind verblüffend, oder? Je größer der Himmelskörper, desto mehr wiegt das Säckchen. Auf dem großen Jupiter würde das Säckchen ungefähr 15 Mal mehr wiegen als auf dem kleinen Mond Warum?
Beim Wiegen von Gegenständen, wird umgangsprachlich das „Gewicht“ der Gegenstände bestimmt. Eigentlich wird aber die Kraft, mit der ein Gegenstand auf die Waage drückt, gemessen. Diese „Gewichtskraft“ ist abhängig von der Masse des Gegenstands und von der Fallbeschleunigung, die durch die auf dem Himmelskörper herrschende Schwerkraft auf den Gegenstand ausgeübt wird. Je größer der Himmelskörper ist, desto größer ist auch die Fallbeschleunigung an seiner Oberfläche. Auf dem im Verhältnis zu Erde viel kleineren Mond
ist die Fallbeschleunigung ungefähr sechs Mal kleiner als auf der Erde. Deshalb würde sich der gleiche Gegenstand auf dem Mond viel leichter als auf der Erde anfühlen.
EXPERIMENT: AUSDEHNUNG DES WELTRAUMS
Manche Kinder haben schon einmal etwas vom Urknall gehört. Die Wissenschaft geht davon aus, dass unser Universum seinen Anfang in einem gemeinsamen Punkt hat und sich seitdem ständig ausdehnt.
Du brauchst:
Möglichst runde Luftballons
Wäscheklammern
Wasserfeste Stifte
Evtl. Lineale Experiment:
1. Blase den Luftballon) auf etwa 10 cm Durchmesser auf. Dann verschließe ihn mit einer Wäscheklammer.
2. Nun male an einer Stelle z.B. eine "Spiralgalaxie" wie unsere Milchstraße auf den Ballon und ein zweites Objekt z.B. auf die gegenüberliegende Seite.
3. Mit dem Lineal kann der Abstand zwischen den beiden Galaxien gemessen werden.
4. Blase jetzt den Ballon auf etwa die doppelte Größe weiter auf, verschließe ihn wieder mit der Klammer und miss wieder die Entfernung zwischen den beiden Galaxien.
5. Im nächsten Schritt lass die gesamte Luft aus dem Ballon strömen, so dass er sich auf seine ursprüngliche Form zusammenzieht. So läuft der Ausdehnungsprozess
rückwärts und man gelangt fast an den Anfangspunkt der Geschichte.
Das passiert:
Indem die Galaxie auf den Ballon aufgemalt wird, erhält sie zunächst einen festen Ort im Raum. Mit dem Aufblasen des Ballons verändert die Galaxie ihren Standort und entfernt sich gleichzeitig weiter vom gedachten Mittelpunkt des Ballons bzw. vom Zentrum des
Universums. Wenn die Kinder sich vorstellen, dass man den Ballon immer größer aufblasen könnte, verstehen sie wie sich auch unser Kosmos immer weiter nach allen Seiten ausdehnt.
Dadurch, dass anschließend alle Luft aus dem Ballon herausgelassen wird, drehen wir gewissermaßen die Zeit zurück (wenn auch nicht ganz bis zum Beginn des Universums) und können uns vorstellen, dass der Ursprung aller kosmischen Objekte in einem gemeinsamen
Aktuell gehen Kosmologen davon aus, dass unser Universum vor ca. 13,7 Milliarden Jahren durch den sog. Urknall entstanden ist. Aus einem unendlich kleinen Volumen mit unendlich hoher Energiekonzentration und Temperatur hat sich das Universum mit unendlich großer Geschwindigkeit ausgebreitet. Erst dadurch sind Raum und Zeit entstanden.
Zum Abschluss kann man eine Filmdosen- oder Brausepulverrakete starten lassen: Dazu wird das Röhrchen zwei Finger breit mit Wasser befüllt, eine halbe Brausetablette hineingelegt, das Röhrchen schnell verschlossen und in ein Trinkglas als Abschussrampe gestellt. Es dauert nur wenige Sekunden, dann schießt der Deckel raketengleich empor.
Es empfiehlt sich, die Raketen im Freien zu starten.
https://www.haus-der-kleinen-forscher.de/de/praxisanregungen/experimente- themen/experiment/sprudelgas-macht-druck/
