Wie viele Lampen?
Schatten, Halbschatten, Kernschatten. Wie viele Lampen machen dieses Bild? Und können Sie es erklären? Am besten ist, Sie argumentieren mit Zeichnung oder mit einem Experiment, das die Situation nachstellt.
Blumezwiebeln Pflanzen
Wer im Herbst Blumenzwiebeln pflanzt, kann sich im Frühjahr über frühe Blüten freuen. Für Schulen ist das eine gute Möglichkeit, Erlebnisse zu schaffen, die schon im Herbst beim Löchergraben beginnt. Erfahrungen, Wörter und Ideen finden Sie hier: Slow Science 001
Das gerüttelte Maß
Tipp: Hier geht’s ausführlichen 10-Punkte-Plan der VWA (Vorwissenschaftliche Arbeit)
“Das gerüttelte Maß” ist etwas, womit sich eine Menge beschreiben lässt. Werden Kaffeebohnen in eine Dose gefüllt, kriegt man ein bisschen mehr rein, wenn man die Dose rüttelt, damit sich die Körner “zusammensetzen”. Um wie viele Prozent unterscheidet sich das “gerüttelte Maß” vom “Normalmaß” ohne Rütteln? Ist das bei Kaffe, Reis, Mehl, Kichererbsen, Hirse gleich? Eine Forschungsfrage.
Die folgenden Punkte würden den Rahmen einer Arbeit dazu bilden, die man zum allergrößten Teil selbst machen könnte.
- Beobachtung beschreiben. Kaffeebohnen umfüllen.
- Beziehung zu Bekanntem herstellen: “Das gerüttelte Maß” ist bekannt und gibt es auch schon woanders.
- Frage formulieren: “Wie viel mehr Bohnen passen in die Dose, wenn man sie rüttelt”?
- Experiment durchführen.
- Antwort verfassen. “Wie viel mehr” kann eine Differenz (in Bohnen) sein, oder ein Quotient (in Prozent). Das Ganze sollte auch anschaulich (qualitativ) dargestellt werden (“ein bisschen mehr”, “etwa ein Zehntel mehr”).
- Was bedeutet die Antwort? Diskussion der Ergebnisse und mögliche Begründungen.
- Was könnte man nun mit diesem Wissen sonst noch fragen? (Andere Stoffe, Anwendungen, Theorie dahinter, wo geht das nicht)
- Mögliche Wiederholung von Punkt 4 mit anderen Stoffen, Bestätigung oder Widerlegung der bisherigen Erkenntnisse.
- Schluss: Schöne Erklärung der Beobachtung aus Punkt 1 mit nun begründeter Empfehlung es in Zukunft auch weiter bzw. nicht mehr so zu machen.
- Präsentation und Veröffentlichung. Pressemitteilung!
Forschungsfragen – die ersten Ideen
Tipp: Hier geht’s ausführlichen 10-Punkte-Plan der VWA (Vorwissenschaftliche Arbeit)
“Welche drei Hauptwörter würden am häufigsten vorkommen, wenn ich jeden Tag vor dem Zubettgehen einen “random” Textabsatz schreiben würde?” #sophie
Wenn Schülerinnen gebeten werden, fünf Fragen an die Natur – an die Umwelt – aufzuschreiben, sind das im Idealfall die Fragen, die sie sich wirklich stellen, oder im nicht so idealen Falle jene Fragen, auf die sie glauben, dass sie eine gute Note bekommen. In jedem Fall ist das Ergebnis interessant.
In einem weiteren Schritt werden die Schüler/innen gebeten, die Fragen nach “Machbarkeit in diesem Semester” zu überprüfen. Eine Checkliste zu diesem Schritt gibt es hier.
Hier aber ist nun eine Liste der spannenden, unverfälschten “ersten Fragen”. Sie entstand im Rahmen des Fernstudienunterrichts “Physik” am Abendgymnasium Wien 2015. man könnte jede von ihnen zu einer vollständig machbaren Forschungsfrage entwickeln.
Checkliste für die Forschungsfrage
Tipp: Hier geht’s ausführlichen 10-Punkte-Plan der VWA (Vorwissenschaftliche Arbeit)
In Zukunft werden Maturantinnen in Österreich “vorwissenschaftliche Arbeiten” verfassen. Der Weg zur VWA. Es werden Arbeiten sein, die nicht im Internet recherchiert werden sollen. Eigene Arbeiten, die mit eigenen Forschungsfragen beginnen. Was aber sind gut zu bearbeitende Fragen? (mehr …)
Aussaat und Erfolg
Mit den Volksschulkindern Kakteen und Sukkulenten gesetzt. Licht, Wasser, Erde. Physik in Verbindung mit Botanik. Es hat funktioniert. In ein paar Tagen dürfen die Kinder ihren Topf nach Hause nehmen. Die Samen stammen übrigens von Kakteen Uhlig in Deutschland per Versand. Nicht vergessen: Kakteen sind Lichtkeimer. Keine Löcher bohren und die Samen mit grobkörnigen Quarzsand abdecken.
Experimente in Volksschulen
Es ist eine große Freude, gemeinsam mit Volksschulkindern naturwissenschaftliche Experimentiernachmittage zu gestalten. Über einen Zeitraum von drei Jahren haben sich einige Punkte und Ideen als gut herausgestellt.
Regenbogenexperiment zwischendurch
Geht schnell, ist einfach und sehr schön. Lege eine CD in die Sonne. Halte ein Taschentuch oder Brillenputztuch zwischen dir und der färbigen Reflexion der CD. Eine Erklärung gibt es bei Wikipedia, Stichwort: Optisches Gitter
20+ Beispiele für Forschungsfragen
Tipp: Hier geht’s ausführlichen 10-Punkte-Plan der VWA (Vorwissenschaftliche Arbeit)
Forschungsfragen sind Fragen an die Natur und Umgebung, die Sie selbst beantworten könne. “Wie”-Fragen funktionieren immer, “warum”-Fragen nie. Sie werden schnell bemerken, dass Sie ihre erstgewählte Frage rasch anpassen werden. Warum?
Presseschau im Unterricht
Die Neue Zürcher Zeitung (NZZ) bringt einmal pro Woche am Mittwoch eine dreiseitige Forschungsbeilage heraus: “Forschung und Technik”. Auf diesen Seiten werden aktuelle und spannende Forschungsergebnisse vorgestellt. Die Themen kommen vorwiegend aus dem Bereich der Naturwissenschaften, der Medizin und der Technik. In einer Presseschau stellen studierende die interessantesten Inhalte einer solchen Ausgabe vor. Wie das geht, steht hier.
Wie viele Blätter sind auf einem Baum?
… und wie schwer sind sie? Alle zählen geht leicht im Herbst, wenn sie am Boden liegen, aber es geht noch einfacher. Abschätzen.
Wie viele dicke Äste, wie viele dünnere pro Ast, wie viele noch dünnere. Wie schwer sie sind, kann man sich überlegen, wenn man sie mit einem DIN A 4 Blatt vergleicht. Da weiß man ja, dass es zum Beispiel 80g pro Quadratmeter hat. Ein bisschen multiplizieren und fertig ist eine Idee, wie es sein könnte.
Molekülmodelle mit Sauren Drops
Saure Drops und Zahnstocher eignen sich ganz hervorragend, Modelle von Molekülen herzustellen. Ob zwei- oder dreidimensional, beides ist möglich. Auch Projektionen sind darstellbar, und mit zwei Zahnstochern als Doppelbindungen können in der Folge auch Polymerisationsreaktionen dargestellt werden. Nach der Arbeit: essen.
Kugelpackungen
Kugeln sind für sich schon interessant. Mehrere von ihnen aber zu stapeln ist gar keine so einfache Aufgabe. Zunächst rollen sie einmal davon, wenn man es versucht. Hindert man sie daran, gibt es nicht nur eine Möglichkeit, sie zu stapeln. Darüber hinaus sind auch verschiedene Arten von Pyramiden möglich – und spannend – nicht nur für Orangenhändler.
1000 Kugeln auf einem Haufen kann man kaufen, in Wien zum Beispiel bei Kugel Pompel. Kosten: ca. 35 Euro, eine 5 cm Stahlkugel ca. 15 Euro. Kann man sie stapeln? Es ergeben sich interessante Ideen und Erfolge. Die Rollreibung wird ganz nebenbei gelernt. Größere schauen sich das Konzept der dichtesten Kugelpackung näher an.
Link: http://www.3doro.de/e-kp.htm
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- (c) LB
Tee kühlen
Wie lange dauert es, bis eine Tasse Tee von 95°C auf trinkfertige 50°C abgekühlt ist? Hier sind die Ergebnisse einiger Experimente:
- Nichts tun: 17 min
- Teelöffel hineinstellen 17 min
- 2 Löffel Zucker hineingeben 17 min
- Mit Teelöffel ständig rühren 16 ½ min
- Einen Schuss kalte Milch hineingeben 16 min
- Beschwören (gut zureden) 14 min
- Blasen und mit Löffel rühren 11 min
- 3 Eiswürfel hineingeben 9 min
- Föhnen (kalt, Stufe 1) 4 ½ min
- Föhnen (kalt, Stufe 2) 3 ¼ min
Bei der Erklärung der einzelnen Kühlarten sollten wir mit dem 1. Hauptsatz der Wärmelehre beginnen. “Wärme fließt von selbst von einer heißen in eine kalte Umgebung”. Das ist zwar nicht ganz der genaue Wortlaut, aber im Prinzip wissen wir, was gemeint ist. Irgendwo ist warmer Tee. Das Zimmer ist kühler. Wärme fließt vom Tee in die Umgebung.
Wir sehen uns einfach mal an, während wir auf die nächste kühle Tasse Tee warten, wie Wärme an die Umgebung abgegeben werden kann. Dazu stellt die Natur drei Arten zur Verfügung.
Möglichkeit 1: Wärmeleitung
Das heiße System steht in direktem Kontakt mit dem kühlen System. Du stehst am heißen Strand. Der Topf steht am heißen Herd. Die heiße Teetasse steht am Tisch. Ihre Wände berührt die Luft. Durch den direkten Kontakt können die bewegten Moleküle ihre Energie durch Stöße an die weniger heißen Moleküle übertragen. Das funktioniert unterschiedlich gut. Bei einer festen Tischplatte sehr gut. Bei Luft nicht gut. Sie isoliert ziemlich. Auch ein Pullover verhindert den schnellen Austausch der Energie, weil sich zwischen den Maschen viel Luft verfängt. Also: wer verhindern will, dass Tee kühlt, packt ihn ein. Wer es fördern möchte, schaut, dass er viel Kontakt mit kühleren Umgebungen hat.
Möglichkeit 2: Wärmetransport
Hier wird wirklich heißes Zeugs vom heißen System weggebracht. Mit dem Lastwagen. Mit heißer aufsteigender Luft. Oder eben auch die heißen Moleküle des Tees direkt durch Verdampfung in die Umgebung. Eine Kühlung auf diese Art funktioniert sehr gut, weil ja immer die energiereichsten Moleküle genug Energie haben, sich loszureißen. Was bleibt, ist kühler. Allerdings: was bleibt. Wenn Moleküle verloren gehen, gibt’s weniger Tee.
Möglichkeit 3: Wärmestrahlung
Das ist das, was die Schlange im Dunkeln sieht. Für sie leuchtet die heiße Teetasse wie Sau. Wärmestrahlung ist elektromagnetische Strahlung, genau so wie Licht oder Radiowellen, aber nur im Infrarotbereich, also etwas energieärmer wie das noch sichtbare Rot. Wer verhindern möchte, dass Tee kühlt, verhindert diese Strahlung, wer es fördern möchte, der nimmt zum Beispiel eine schwarze Tasse, die viel Strahlung (der Sonne) aufnimmt, aber im Gegenzug auch viel Strahlung (des Tees) abgibt.
So. Jetzt ist es aber an euch. Ihr könnt jetzt sicher die obigen Teekühlmöglichkeiten super erklären, und vor allem auch erklären, warum es hilft, den Tee zu beschwören.
