Paco (Natur) – Seite 2 – Blog von Andreas Blümel und dem Forscherquartett

Experimente zum Thema Natur

Warum fällt der Seiltänzer nicht vom Seil?

29. März 2012 AndreasB

Materialien

Versuch 1: Kleiderbügel, 2 Plastikeimer
Versuch 2: Stange, Bindfaden, Luftballons, Tesa-Film
Versuch 3: Bindfaden zwischen zwei Stangen, Pappclown, Geldstücke, Tesa-Film

Einleitung
Vielleicht hast du im Zirkus oder im Fernsehen schon einmal gesehen, dass viele Seiltänzer eine lange, nach unten gebogene Stange in den Händen halten. Wozu die Artisten dieses Hilfsmittel benutzen, kannst du selbst mit dem nachfolgenden Experiment ausprobieren:

Versuch 1
Aus einem Kleiderbügel und zwei Eimerchen wird eine Waage gebaut und ausprobiert, wann die Waage im Gleichgewicht ist. Die Waage ist selbstverständlich dann im Gleichgewicht, wenn beide Eimer gleich schwer bzw. im Falle des Seiltänzers die Stange genau in der Mitte gehalten wird. Meistens ist der Schwerpunkt (der Punkt an dem nach außen hin alle Teile gleich schwer sind) in der Mitte eines Körpers. Durch die an den Enden herunter hängende Stange, die im Übrigen hohl ist und nur in den Enden Gewichte enthält, verlagert sich der Schwerpunkt des Seiltänzers nach unten. Das erleichtert dem Seiltänzer das balancieren auf dem Seil.

Versuch 2
Den Versuch mit dem Seiltänzer kannst Du auch mit einem Strohhalm und zwei Luftballons wiederholen. Befestige hierzu jeweils einen aufgeblasenen Luftballon an den Enden des Strohhalms. Hänge den Strohhalm in der Mitte so auf, dass er in der Waage ist. Jetzt lasse einen Luftballon platzen. Was passiert? Der volle Luftballon enthält immer noch Luft. Die Luft hat aber ein Gewicht. Der Luftballon ist deshalb schwerer und zieht die Waage auf dieser Seite nach unten. Wenn Du willst, kannst Du jetzt noch ausprobieren, wie viele Büroklammern du brauchst, damit der geplatzte Luftballon gleich schwer ist, wie der volle Luftballon.

Versuch 3
schwerpunkt_seiltaenzer2 Den Versuch mit dem Seiltänzer kannst Du auch mit einem Strohhalm und zwei Luftballons wiederholen. Befestige hierzu jeweils einen aufgeblasenen Luftballon an den Enden des Strohhalms. Hänge den Strohhalm in der Mitte so auf, dass er in der Waage ist. Jetzt lasse einen Luftballon platzen. Was passiert? Der volle Luftballon enthält immer noch Luft. Die Luft hat aber ein Gewicht. Der Luftballon ist deshalb schwerer und zieht die Waage auf dieser Seite nach unten. Wenn Du willst, kannst Du jetzt noch ausprobieren, wie viele Büroklammern du brauchst, damit der geplatzte Luftballon gleich schwer ist, wie der volle Luftballon.

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Wieso werden die Blätter im Herbst bunt?

28. März 2012 AndreasB

Von grün über gelb, ocker, rot bis braun: Im Herbst wird es in der Natur richtig bunt. Wie kommt diese Farbenpracht aber zustande?

Achtung
Nachfolgender Versuch sollte auf jeden Fall von einem Erwachsenen oder unter Aufsicht durchgeführt werden. Er liefert in dieser Versuchsanordnung NICHT die volle Farbenpracht, wie sie möglich wäre, wenn statt dem Alkohol (Isopropanol) geeignetere aber gefährlichere Lösungsmittel (z.B. Petrolether, Chloroform oder Benzin) und statt dem Filterpapier Dünnschichtchromatographie-Platten verwendet worden wären.

Materialien

mehrere noch grüne Blätter
Reibschale inkl. Mörser
Isopropanol und Filterpapier (in der Apotheke erhältlich)
Natron (wird beim Backen verwendet)

Versuchsdurchführung
Die Blätter werden klein geschnitten und mit etwas Isopropanol und einer Messerspitze Natron in der Reibschale verrieben. Möchte man den ganzen Farbstoff herauslösen, so kann das Gemisch im Kochtopf unter dem Abzug auf unter 80°C 30-60 Minuten erwärmt werden. ACHTUNG: abdecken und offene Flammen fern halten. Isopropanol ist brennbar.

In die nun grüne Lösung wird ein Stück Filterpapier so lange hinein gehalten bis die Lösung 1-2 cm am Filterpapier hinauf gestiegen ist. Das gefärbte Filterpapier wird nun in ein Glas gestellt, welches zu 1 mm hoch mit sauberem Isopropanol gefüllt ist.

Der Farbstoff aus dem Blatt trennt sich nach einiger Zeit in seine Bestandteile auf. Die beiden grünen Streifen in der Mitte sind das Blattgrün (Chlorophyl). Ganz oben sieht man einen Streifen Carotin, der für die rotbraune Blattfärbung verantwortlich ist.

Erklärung
Die grüne Farbe der Blätter wird durch zwei Blattfarbstoffe, gelbes und blau-grünes Chlorophyll, verursacht. Im Herbst wandert der blau-grüne Anteil des Farbstoffes zurück durch die Blattadern und -zweige in den Stamm und dann in die Wurzeln des Baumes. Dort wird er gespeichert. Der gelbe Farbstoff bleibt zurück und gibt den Blättern ihre Farbe. Die absterbenden Blätter des Baumes können im Herbst den Sauerstoff nicht mehr verarbeiten. Dieser färbt nun durch einen chemischen Umwandlungsprozess den im Zellsaft noch vorhandenen gelben Farbstoff rot. Das oben beschriebene Verfahren nennt man Chromatographie und wird häufig in der Chemie genutzt um mehrere Stoffe voneinander zu trennen.

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Wie erkennt man alte Eier?

28. März 2012 AndreasB

Materialien

mehrere Eier (frische sowie alte)
2 mit (warmem) Wasser gefüllte Gläser
Salz
2 Unterteller

Versuch 1
Lege ein frisches und ein altes Ei in jeweils ein Wasserglas. Erkläre deine Beobachtung. Schlage beide Eier vorsichtig auf den Tellern auf und schaue sie dir genau an.

Versuch 2
Lege das frische Ei ins warme Wasser (es sinkt auf den Boden). Jetzt füge nach und nach Salz dem Wasser hinzu und rühre vorsichtig um. Was passiert ?

Erklärung
Je älter ein Ei ist, desto poröser wird seine Schale und gibt nach und nach Feuchtigkeit in Form von Wasserdampf ab. Dafür nimmt das Ei Luft auf, woraufhin eine ungleichmäßige Massenverteilung entsteht. Es entsteht eine Luftblase im Ei. Bei einem frischen Ei ist die Luftblase sehr klein. Dadurch hat das Ei eine größere Dichte als Wasser. Es sinkt zu Boden. Bei einem alten Ei ist die Luftblase sehr groß, was dazu führt, dass das Ei schwimmt. Durch das hinzu gegebene Salz, welches sich in dem Wasser gelöst hat, bekommt die Lösung nun eine höhere Dichte als das Hühnerei.

Übereinstimmend mit dem Archimedischen Gesetz, kann dieses nun ohne Probleme schwimmen. In der Natur kommt dieses Phänomen übrigens auch vor: Im Toten Meer in Israel. Dort ist die Salzkonzentration sogar so hoch, dass Menschen ohne eigene Schwimmbewegungen auf dem Wasser schwimmen, beziehungsweise liegen können.

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Wie sieht ein Ei von innen aus?

28. März 2012 AndreasB

Materialien

1 rohes Ei
Nadel
Pinzette
Schere
Lupe
Untertasse
Papiertücher

Versuchsdurchführung

Lege das Papiertuch zusammengefaltet auf die Untertasse und das Ei auf das Papiertuch. Zeichne auf das Ei einen Kreis und bohre in kleinen Abständen Löcher in die Eischale. Nimm dann die Pinzette und brich vorsichtig kleine Stücke aus der Eierschale. Achte darauf, dass das Ei-Innere nicht beschädigt wird.
Lass den Inhalt des geöffneten Eies auf den flachen Teller fließen, ohne die Dotterkugel zu beschädigen.
Halte den Teller etwas schräg und lass das Ei hin- und hergleiten. Beobachte das Eiklar und die weißen Hagelschnüre genau. Kannst du die kleine Keimscheibe auf der Dotterkugel erkennen?
Stich mit der Gabel in die Dotterhaut.
Untersuche die Eischale von innen. Sieht sie an beiden Enden gleich aus?
Versuche, mit einer Bleistiftspitze die Eischale von außen und danach von innen zu durchstoßen. Was fällt dir auf?

Erklärung
Die Eischale besteht hauptsächlich aus Kalk und hat sehr viele Poren. Diese Poren sind für die Atmung des Kükens wichtig. Sie haben genau die richtige Größe, damit sie das Küken ausreichend mit Sauerstoff versorgen. Aber sie sind auch nicht zu groß, weil dann das Ei austrocknen würde. Am stumpfen Ende des Eies gibt es die meisten Poren. Deshalb ist dort auch die Luftkammer. Je älter das Ei ist, desto größer wird die Luftkammer, weil durch die Poren Feuchtigkeit nach außen entweicht und der Eiinhalt langsam austrocknet. Außen auf der Eischale befindet sich die Kutikula. Das ist eine sehr dünne Haut. Sie verhindert das Eindringen von Keimen in das Eiinnere. Innen an der Schale befindet sich die Schalenhaut. Sie besteht aus zwei Membranen. Die Schalenmembran liegt an der Innenseite der Schale und die Eimembran umhüllt den Eiinhalt. Die Luftkammer liegt zwischen den beiden Membranen. Das Eiklar besteht aus vier Schichten, die abwechselnd zähflüssig und dünnflüssig sind. Aus der inneren, zähflüssigen Schicht wurden die Hagelschnüre gebildet. Sie sind schraubenförmig gedreht und sorgen dafür, dass die Dotterkugel genau in der Mitte des Eies gehalten wird. Das ist wichtig für das entstehende Küken, weil sich in der Mitte die Wärme am längsten hält. Wenn die Henne das Gelege verlässt, um Futter zu suchen, kühlt die Außenseite der Eier zu schnell ab. Außerdem wirkt das Eiklar zusammen mit den Hagelschnüren auch wie ein Stoßdämpfer. Dotter, Dottermembran und Keimscheibe bilden die Dotterkugel. Die Keimscheibe kann man als kleinen weißlichen Fleck oben auf dem Dotter erkennen. Die Keimscheibe liegt immer oben auf dem Dotter, weil der Dotter unten schwerer ist als oben. Wenn die Henne die Eier im Nest dreht, damit sie gleichmäßig gewärmt werden, dreht sich der an den Hagelschnüren aufgehängte Dotter mit. Dadurch ist die Keimscheibe immer der brütenden Henne und damit der wärmsten Stelle zugewandt.

Innerhalb von 21 Tagen bildet sich aus einer befruchteten Keimscheibe ein Küken. Lebensmitteleier sind unbefruchtet. Manchmal kann man einen kleinen rötlich-braunen Fleck auf dem Dotter sehen. Das heißt nicht, dass das Ei befruchtet wurde. Es ist ein kleines Teilchen, das ganz am Anfang im Eileiter mit eingeschlossen wurde. Die Dottermembran schützt den Dotter vor dem Auslaufen. Sie würde aber leicht zerreißen, wenn das Eiklar die Stöße nicht abfangen würde.

Bildnachweis: Wikipedia

Weiterführende Informationen

Wie unterscheidet man rohe von gekochten Eiern?

27. März 2012 AndreasB

Materialien

mehrere hart gekochte und
mehrere rohe Eier

Versuchsdurchführung
Du magst gerne Eier. Im Kühlschrank hast Du einen 6er Karton Eier liegen. Eins hast Du gestern schon gekocht, die anderen noch nicht. Und nun weißt Du nicht mehr welches das gekochte Ei ist. Was soll man da tun? Ein gekochtes Ei noch einmal zu kochen ist keine gute Idee, aber ein rohes Ei aufzuschlagen noch viel weniger. Oder gibt es da doch noch so einen Trick mit dem man herausfinden kann, ob ein Ei roh oder schon gekocht ist?

Versuche herauszufinden, welches das hart gekochte Ei ist, ohne die
Eierschale zu verletzen.

Erklärung
Es gibt mehrere Möglichkeiten festzustellen, welches das rohe Ei ist:
Bringe die Eier nacheinander in eine kreiselnde Bewegung.

Das gekochte Ei dreht sich viel länger als das rohe Ei. Manchmal stellt es sich sogar wie ein Kreisel auf sein stumpfes Ende.
Bei einem rohen Ei bleibt der flüssige innere Teil durch seine Trägheit noch einen ganz kurzen Moment in Ruhe und bremst dadurch das Ei ab. Bei einem gekochten Ei ist der Ei-Inhalt mit der Schale fest verbunden und dreht sich sofort mit. Versetze die beiden Eier wieder in Drehung und bremse dann die Drehbewegung mit dem Finger ganz kurz ab.
Das gekochte Ei bleibt nach dem Abbremsen ruhig liegen. Das rohe Ei aber dreht sich noch etwas weiter. Der Grund hierfür liegt wieder in der Trägheit des flüssigen Teils. Bei dem rohen Ei dreht sich der flüssige Inhalt auch nach dem Abbremsen noch kurz weiter und überträgt dabei seine Drehbewegung auf die Schale, natürlich nur, wenn du den Finger rechtzeitig von der Schale genommen hast.

Weiterführende Informationen

Warum ist ein Ei oval?

27. März 2012 AndreasB

Manch einer hat sich am Frühstückstisch schon gefragt, warum ein Ei oval ist. Mit den nachfolgenden Experimenten wollen wir herausfinden, warum es für das Ei besser ist, wenn es oval ist.

Welches Gewicht kann man auf 4 Eierschalenhälften legen, so dass sie gerade noch nicht zerbrechen?
Schätze und notiere dein geschätztes Ergebnis!

Materialien

2 hartgekochte Eier
sehr scharfes Messer
Klebeband
mehrere Bücher
Waage

Versuch
Klebe einen breiten Klebestreifen in der Mitte um das Ei. Schneide ganz vorsichtig das Ei in der Mitte durch. Du darfst nicht zu sehr drücken. Die Schale darf nicht kaputt gehen! Das Innere des Eies kannst du jetzt auslöffeln und essen. Lege jeweils 4 Schalenhälften mit dem offenen Ende auf den Tisch und stapele Bücher als Gewichte darauf – eins nach dem anderen – bis die Schalen zerbrechen.
Miss das Gewicht der Bücher und notiere das Ergebnis.

Ihr werdet festgestellt haben, dass man je nach Dicke der Bücher schon mal 10 Bücher auf 4 Eierhälften stapeln kann, bevor diese zerbrechen.

Wieso sind Eier nicht rund?

Materialien

rohe oder hartgekochte Eier
Tischtennisbälle

Versuch
Lege das Ei und den Tischtennisball auf einen leeren großen Tisch und überlege zuerst, was passiert, wenn Du beiden einen leichten Schubs gibst. Danach schubse das Ei und den Ball an. Was passiert?

Erklärung
Das Ei ist im Huhn übrigens noch kugelrund. Damit die verschiedenen Schichten des Eis gleichmäßig aufgetragen werden können, drehen Muskeln im Eileiter das Ei während seiner Reise spiralförmig, so dass es eine länglichere Form erhält. Das Geheimnis der unglaublichen Stärke der Eierschalen ist nicht nur das Material aus dem sie gemacht sind, der Kalk, sondern ihre oval gewölbte Form, welche den Druck gleichmäßig zu allen Seiten verteilt. Diese Stabilität ist wichtig, damit das Ei beim Ausbrüten nicht zerstört wird, da die Henne mit ihrem Gewicht während des Brütens auf das Ei drückt. Auch Architekten bauen Brücken und Staumauern nach dem Vorbild der ovalen Form des Eis.
Das Ei hat absichtlich eine ovale Form. Wäre es komplett rund, dann würde es wegrollen, wenn es versehentlich aus dem Nest fallen würde. Durch seine ovale Form vollführt das Ei jedoch eine Kurve, so dass es wieder zurück kommt und somit nicht weit wegrollen kann.

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Was ist der Schwerpunkt und wie kann man ihn ermitteln?

26. März 2012 AndreasB

Einleitung
schwerpunkt_elefant Den auf dem Ball tanzenden Elefanten möchten wir gerne auf den Finger balancieren. Aber wie findet man den Punkt, wo man den Elefant auf dem Finger balancieren muss, damit dieser nicht herunter fällt? Der Elefant sieht ja sehr ungleichmäßig aus.

Versuch 1
schwerpunkt_elefant2 Halte den Elefant an einer der Ecken, so dass die Schwerkraft ihn nach unten zieht. Jetzt malst Du eine Linie von oben nach unten. Drehe den Elefant um ca. 1/4 (45°) und halte ihn dann erneut an einer Ecke nach unten. Male jetzt wieder eine Linie von oben nach unten. Da, wo sich beide Linien kreuzen, ist der Schwerpunkt. Dort musst Du Deinen Finger ansetzen und kannst so den Elefant balancieren, ohne dass er herunter fällt. Dies geht übrigens auch mit Kartons, wie der nächste Versuch zeigt.

Versuch 2
In eine leere Chipsdose wird auf einer Seite ein Gewicht (z.B. Muttern) festgeklebt. Eine zweite leere Dose wird als Vergleich genommen. Versuche beide Dosen zu rollen. Die Dose mit Gewicht rollt ungleichmäßig oder gar nicht.

Versuch 3
Aus Pappe, einem Schaschlik-Spieß und einem Schuhkarton kannst Du Dir einen Barrenturner basteln. Der Turner ist am Kopf nur geringfügig schwerer. Dadurch rollt der Turner, einmal an gestupst, von einer Seite des Schuhkartons zur anderen.

Aus Pappe, einem Schaschlik-Spieß und einem Schuhkarton kannst Du Dir einen Barrenturner basteln. Der Turner ist am Kopf nur geringfügig schwerer. Dadurch rollt der Turner, einmal an gestupst, von einer Seite des Schuhkartons zur anderen.

Versuch 4
Ein Plastikosterei wird zu 1/3 Sand gefüllt. Nun kannst Du das Ei in fast jede Position stellen, ohne dass es umkippt. Der Sand stabilisiert den Schwerpunkt. Mach den Versuch auch mit einem leeren Plastikei.

Versuch 5
Aus Baufix kannst Du Dir auch einen Seiltänzer bauen. In einer 6er Stange befestigst Du an Pos. 3 das Innenteil eines Rades. Jetzt musst Du am unteren Ende solange Holzteile anschrauben, bis die oben drauf gestellte Figur nicht mehr herunter fällt.

Versuch 6
An einem Luftballon wird ein Pappestück befestigt, welches wie Füße aussieht. Den Luftballon kann man jetzt noch lustig anmalen. Wenn man nun den Luftballon hochwirft, kommt er immer auf den Füßen auf. Tipp: Die Pappe nicht zu dünn und nicht zu groß machen.

Versuch 7
Mit drei Messern und drei Gläsern kannst Du einen Elefanten auf den „Messerspitzen“ balancieren lassen, ohne dass der Elefant oder die Messer herunter fallen. Das funktioniert dann, wenn reihum jeweils ein Messer auf dem einen und unter dem anderen liegt.

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Warum sollte man sich im Winter warm anziehen?

25. März 2012 AndreasB

(Obwohl es einem doch gar nicht kalt erscheint)

Materialien

3x Schüsseln
Wasser
Eis

Versuchsdurchführung
Fülle in eine Schüssel warmes Wasser, in die zweite Wasser und Eiswürfel und in die dritte Schüssel normales Leitungswasser.

Mache die Augen zu oder lass Dir von jemandem die Augen verbinden.

Jetzt tauche die eine Hand in das Eiswasser und die andere Hand in das warme Wasser. Du musst die Hände solange im Wasser behalten, bis Du dich an die Temperatur gewöhnt hast und nicht mehr meinst, dass das Wasser heiß oder eiskalt ist.

Nimm dann beide Hände aus den Schüsseln und tauche sie in die Schüssel mit Leitungswasser und beschreibe, ob das Wasser kalt oder warm ist.

Was fühlst du?
Die Hand, die im warmen Wasser war, meint, das Wasser wäre kalt, wohin gegen die Hand, die im kalten Wasser war, meint, das Wasser wäre warm.

Erklärung
Die Haut kann nicht wirklich exakt eine bestimmte Temperatur messen, sondern die Haut misst nur Temperaturunterschiede. Daher erscheint das Wasser in den beiden Schüsseln zunächst als heiß oder eiskalt. Nach einiger Zeit hat sich der Körper an die Temperatur gewöhnt.

Wenn Du jetzt die Hände in die Schüssel mit dem Leitungswasser tauchst, dann fühlt Deine Haut nur den Unterschied von warm nach kälter bzw. kalt nach wärmer.

Sowohl im Winter als auch im Sommer ist diese Eigenschaft gefährlich. Im Winter kann man zu kalt werden, ohne dass man es selbst merkt und so schlimmstenfalls erfrieren. Im Sommer kann man zu heiß werden und so einen Hitzschlag bekommen.

Also immer schön, der Jahreszeit entsprechend anziehen 😉 .

Weiterführende Informationen

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