In der heutigen Zeit scheint man oft von der Physik vor den Kopf gestoßen zu werden. Man bewegt sich in Gedankenexperimenten, die für den Laien komplett weltfremd und realitätsfern wirken. Während viele Hypothesen und Modelle vor allem in der Mikrophysik nur schwer vorstellbar und nachvollziehbar sind, gibt es auch einige erstaunliche und bedeutende Phänomene, die auf recht einfache Weise nachgestellt werden können. Versteht man den Effekt bei der einfachen Anordnung, hilft dies dabei, den Gedanken weiterzuführen und größere, komplexere Strukturen zu erfassen. Mit kleinen „Spielereien“ soll gezeigt werden, dass Physik überall versteckt ist. Teilweise sind es sogar dieselben Effekte wie bei großen Geräten und Maschinen. Diese Arbeit versucht mit einer geeigneten Auswahl an unterhaltsamen Versuchen das Interesse für die Physik bei einem Publikum zu wecken und es selbst zum Experimentieren zu motivieren.

Im Fokus der Experimente steht dabei die Verwendung von Plastikflaschen. Dieses Verwendungsmaterial zeichnet sich durch folgende wichtige Eigenschaften aus. Es gibt sie in jeder Menge verschiedener Formen und Größen. So unterscheiden sie sich vor allem durch ihr Volumen (zumeist 0,5 l bis 1,5 l), ihren Boden (glatt oder uneben), die Beschaffenheit der Seitenwand (gleichmäßig oder mit Einbuchtungen), die Dicke des Materials oder die Größe der Trinköffnung. Zudem sind die Kunststoffflaschen durchsichtig. Deshalb lassen sich die Vorgänge innerhalb der Flasche gut beobachten. Weitere wertvolle Eigenschaften besitzen die Flaschen aufgrund des Materials Polyethylen, aus dem sie gefertigt sind. Aufgrund dieses Materials besitzen sie nämlich eine hohe Festigkeit. Dadurch sind geringe Wandstärken möglich. Diese führen zusammen mit der geringen Dichte von Polyethylen zu der im Verhältnis zum Volumen sehr geringen Masse. Damit wird die Flasche zu einer leicht beweg- und transportierbaren Apparatur. Außerdem können Plastikflaschen im Gegensatz zu Glasgefäßen weder zerbrechen noch splittern. Aufgrund dessen können sie auch bei Experimenten verwendet werden, in denen sie fallen oder geworfen werden. Die Flaschen halten zudem hohem Druck stand, weshalb sie auch für pneumatische und hydraulische (= mit Luft- bzw. Wasserdruck arbeitende) Versuche geeignet sind. Eine weitere wichtige Eigenschaft, die bei den Experimenten zur Elektrizitätslehre Anwendung findet, ist der sehr große spezifische elektrische Widerstand, was die Plastikflaschen zu hervorragenden Isolatoren macht.

Doch neben der Fülle an materialtechnischen Vorteilen ist die Verwendung von Plastikflaschen auch ein Symbol für die Einfachheit, das Alltägliche, das stets Verfügbare. Mit mehr oder weniger geringem Aufwand können erstaunliche Effekten erzielt werden. Oft werden nur Dinge benötigt, denen man im Alltag genauso wie Plastikflaschen oft begegnet z.B. Gummibändern oder welche, die sehr günstig zu besorgen sind z.B. Gummistopfen, Schläuche etc. Durch die leichte Verfügbarkeit der notwendigen Materialien und die nachfolgenden detaillierten Versuchsbeschreibungen ist es für jedermann möglich, selbst die Experimente nachzubasteln.

Dabei ist die Auswahl nach einigen Prinzipen eingegrenzt. Diese Arbeit beschränkt sich auf mechanische Phänomene. Diese sind im Gegensatz zu thermischen, elektrischen und optischen für jeden verständlich und nachvollziehbar. Darüber hinaus kommt der Interessierte bei den allermeisten mechanischen Versuchen ohne spezielle Geräte aus. Zudem wurde bei der Auswahl auch auf den Unterhaltungseffekt geachtet und Versuche mit anschaulicher Wirkung bevorzugt. Die Reihung der folgenden Beschreibungen gliedert sich dabei in die Experimente, bei denen Wasser einen entscheidenden Beitrag zum Gelingen des Versuchs zukommt und denen, deren treibende Kraft Luft und ihre Strömungen darstellt. Abschließend folgt noch ein Konzept, das beschreibt, wie die Versuche vor Publikum präsentiert werden können, um dieses für solche „Spielereien“ und grundsätzlich für die Physik zu begeistern.

2. Versuche mit Plastikflaschen

Zunächst wird die Auswahl der Versuche vorgestellt. Der Aufbau gliedert sich dabei in eine kurze Hinführung, die benötigten Materialen, die Vorbereitung, die Durchführung, der für den außenstehenden Zuschauer sichtbaren Beobachtung, dem physikalischen Hintergrund und falls vorhanden dem praktischen Bezug,

2.1. Experimente mit Wasser als bedeutenden Bestandteil

Der folgende Abschnitt beschäftigt sich mit den Versuchen mit Wasser. Dabei lassen sich zum einen interessante Eigenschaften von Flüssigkeiten, zum anderen Kräfte und Wirkungen des Drucks feststellen.

2.1.1. Schweredruck von Flüssigkeiten

Einführung:

Bei diesem Versuch benötigt man nur die aller einfachsten Mittel und nur minimalen Zeitaufwand und doch lässt sich anhand dieser simplen Anordnung bereits ein bedeutendes Faktum bezüglich des Wassers feststellen. Denn füllt man die Flasche mit Wasser, so spritzt die Flüssigkeit nicht etwa unkontrolliert durch den Raum, sondern es lässt sich ein wichtiges Prinzip feststellen.

Das Prinzip des Schweredrucks!

Material und Vorbereitung:

- Plastikflasche beliebigen Volumens

- Nadel

- Trichter

- Gefäß zum Auffangen des Wassers.

- Stativtischchen von ca. 10 cm Höhe.

Nun sticht man mit der Nadel im Abstand von mindestens 5 cm mindestens 3 Löcher übereinander in die Längsseite der Flasche.

Durchführung:

Die Flasche wird auf das Tischchen gestellt. Das Gefäß zum Auffangen des Wassers ist so angeordnet, dass es sich neben dem Stativ auf der Seite mit den Löchern befindet. Anschließend befüllt man die Flasche mithilfe des Trichters vollständig mit Wasser. Dabei ist der Wasserstand stetig beizubehalten.

Beobachtung:

Das Wasser dringt durch die Löcher in den verschiedenen Höhen aus der Flasche aus. Dabei fallen vor allem die unterschiedlichen Austrittskurven der Wasserstrahlen auf.

Es lässt sich beobachten, je höher der Austrittspunkt liegt, desto steiler ist die Parabel in der das Wasser austritt, je niedriger desto flacher. Um die Kurven über einen längeren Zeitraum konstant zu halten, muss das Niveau des Wasserstandes gehalten werden.

Physikalischer Hintergrund:

Das Wasser tritt aus allen Löchern der gefüllten Plastikflasche. Doch durch den Schweredruck von Flüssigkeiten wirkt auf das Wasser, das sich näher am Boden der Flasche befindet ein höherer Druck als auf das weiter oben. Der höhere Druck bewirkt eine stärkere Kraft auf das Wasser weiter unten, welches aufgrund dessen mit höherer Geschwindigkeit die Flasche verlässt als das Wasser, das durch die höher gelegenen Stellen austritt. So lässt sich auf die unterschiedlichen Parabeln schließen. Denn entsprechend einem schrägen Wurf tritt bei höherer Geschwindigkeit in horizontale Richtung eine flachere Kurve auf (vgl. Abb. 6.1./6.2).

Praktischer Bezug:

Damit wurde gezeigt: der Druck auf ein Objekt hängt von der Höhe der Wasserschicht ab, die sich über dem Objekt befindet. Daher tritt dieser Effekt vor allem verstärkt auf, wenn man sich tief unter Wasser befindet. So beträgt dieser Druck in

10 000 m Meerestiefe bereits ca. 1000 bar und es ist großer technischer Aufwand nötig, um dorthin vorzudringen. Spüren lässt sich diese Wirkung ganz einfach beim Tauchen, je tiefer man taucht desto stärker wird der Druck, den man verspürt.

(6.1./6.2. Je höher das Loch desto flacher die Parabel)

2.1.2. Segnersches Wasserrad

Einführung:

Der nächste Versuch beschäftigt sich mit dem 3. Newtonschen Gesetz, dem Prinzip der actio = reactio, also der Tatsache, dass aus jeder Aktion bzw. Kraft eine gleich

große Reaktion bzw. Gegenkraft entsteht.

Material:

- Plastikflasche von 0,5-1 l Volumen

- vier Trinkröhrchen

- ein wenig Silikonkautschuckpaste

- dünner fester Faden

- Stativkonstruktion (Stativfuß, Stange mit 50 cm Länge, Stativmuffe, Stange mit 30 cm Länge, Haken) zum Aufhängen der Flasche

- Gefäß zum Auffangen des Wassers benötigt.

- Trichter

Vorbereitung:

Zunächst versieht man die Flasche nur wenige Zentimeter oberhalb des Flaschenbodens auf gleicher Höhe im Abstand von 90° mit vier Löchern. In diese steckt man die vorher ein wenig gekürzten Röhrchen. Dabei ist zu beachten, dass die knickbaren Hälse der Röhrchen tangential zur Flasche verlaufen und alle einheitlich entweder im oder gegen den Uhrzeigersinn gebogen sind. Die Trinkröhrchen werden im Anschluss daran mithilfe der Silikonkautschukpaste abgedichtet und zugleich fixiert. Anschließend taucht man die Röhrchen in siedendes Wasser, quetscht sie dabei mit einer Flachzange zusammen und wartet nach dem Auftauchen, bis sie abgekühlt sind. Damit wird erreicht, dass sie nun eine schmale Austrittsöffnung besitzen. Daraufhin wird der Verschluss entfernt und im unteren Gewindebereich werden gegenüberliegend zwei kleine Löcher gebohrt. Der Faden geht durch beide Löcher. Nachdem die Flasche nun hinreichend präpariert ist (vgl. Abb. 8.1.), wird sie so am Stativ befestigt, dass sie sich leicht drehen lässt.

Durchführung:

Die Flasche hängt frei am Stativ, wobei darunter ein Gefäß zum Auffangen des Wassers bereitgestellt wird. Während man die Flasche noch festhält, füllt man sie mithilfe des Trichters mit Wasser. Sobald die Flasche ganz gefüllt ist, lässt man die Flasche los.

Beobachtung:

Das Wasser verlässt die Flasche durch die Trinkröhrchen. Diese dreht sich entgegen der Richtung, in der die Röhrchen platziert sind. Dabei zwirbelt sich der Faden auf. Sobald das Wasser bis unterhalb der Höhe der Trinkröhrchen ausgetreten ist und nach einigen weiteren Umdrehungen stillsteht, dreht sich die Flasche nach kurzem Verharren wieder zurück und löst die Verzwirbelung des Fadens.

Physikalischer Hintergrund:

Das Austreten des Wassers stellt eine Kraft dar. Diese Kraft ist gemäß dem 3. Newtonschen Gesetz stets mit einer Gegenkraft verbunden. Diese zeigt sich in diesem Versuch besonders anschaulich, indem die Flasche in eine Drehbewegung beschleunigt wird und dabei infolge dieser Bewegung das Wasser nicht mehr senkrecht nach unten, sondern bereits annähernd tangential aus der Flasche austritt (vgl. Abb. 8.2.).

Praktischer Bezug:

Dieses Prinzip des Wasserrades nach Segner (1750) wurde bereits wenig später bei Getreidemühlen verwendet und diente als Vorläufer für spätere Wasserturbinen. Das 3. Newtonsche Gesetz lässt sich hingegen überall feststellen, besonders gut bei Tätigkeiten wie z.B. dem Rudern, wo durch Krafteinsatz das Wasser nach hinten geschoben wird, damit sich das Boot vorwärts bewegt.

(8.1. Segnersches Wasserrad im Ruhezustand/8.2. und in Bewegung)

2.1.3. Trägheitspumpe

Einführung:

Beim nächsten Versuch handelt es sich um eine Pumpenkonstruktion, genauer um die wohl am leichtesten nach zu bauende, die Trägheitspumpe. Sie verdeutlicht das Prinzip, dass nicht nur festen Körpern Trägheit zugestanden werden kann, sondern dass auch Flüssigkeiten diese besitzen

Material:

- 0,5 l fassende Plastikflasche mit möglichst glatten Seitenflächen

- Mostkappe (oder eine 2€-Münze)

- Gefäß, min. 2 l, min. 10 cm Höhe

Vorbereitung:

Zunächst schneidet man bei der Plastikflasche den Bereich am unteren Ende hin ab, an dem sich die Flasche zum Boden hin wölbt, sodass ein kreisrundes Stück zum Komplettieren der Flasche fehlt. Der Verschluss wird entfernt und durch eine Mostkappe ersetzt. Diese wird am oberen Ende etwa zur Hälfte horizontal mit einer Rasierklinge eingeschnitten. Alternativ kann man statt der Mostkappe eine 2€-Münze verwenden. Diese wird auf einer Seite mit Klebeband so befestigt, dass sie sich noch einen kleinen Spalt öffnen lässt. Beide Varianten dienen dazu für die Flasche einen leicht beweglichen Deckel darzustellen.

Durchführung:

Das größere Gefäß wird mit Wasser gefüllt. Die präparierte Plastikflasche wird ein Stück weit in das Wasser eingetaucht. Danach bewegt man die Flasche einige Male schnell auf und nieder. Dabei darf die Flasche das Wasser nie zur Gänze verlassen.

Beobachtung:

Der Wasserspiegel innerhalb der Flasche nimmt bei jeder Wiederholung an Höhe zu. Bei ausreichender Zahl an Wiederholungen tritt Wasser aus dem leicht beweglichen Deckel aus. (vgl. Abb. 10.1.).

(10.1. Die Konstruktion aus Plastikflasche und Mostkappe pumpt Wasser)

Physikalischer Hintergrund:

Bei der Aufwärtsbewegung der Flasche wird das innerhalb der Flasche befindliche Wasser durch den bei diesem Vorgang verschlossenen Deckel mit nach oben bewegt. Da auch für Wasser Trägheit herrscht, wird es bei der anschließenden Bewegung nach unten nicht sogleich zusammen mit der Flasche abgebremst, sondern bewegt sich weiter nach oben und verdrängt dabei die Luft, die durch den sich bei der Abwärtsbewegung öffnenden Deckel entweicht. Bei mehrfacher Wiederholung dieses Vorgangs ist bald die Luft zur Gänze verdrängt und anstatt dieser tritt nun auch das Wasser aus dem Deckel aus. Mit diesem Experiment lässt sich also die Trägheit von Flüssigkeiten zeigen.

Praktischer Bezug:

Mit dieser simplen Konstruktion konnte bereits eine Flüssigkeit in eine höhere Lage gepumpt werden. Sie stellt einen Grundstock für verschiedene Vorrichtungen dar, mit denen effektiv Wasser gepumpt werden kann.

2.1.4. Indischer Zauberbecher

Einführung:

Der nächste Versuch trägt nicht umsonst den Namen Zauberbecher, denn das Experiment fällt auch ein wenig unter die Kategorie Zaubertrick. Grund dafür ist sein sehr erstaunlicher Effekt, der für das Publikum bis zur Auflösung ein Rätsel darstellt.

Material:

- zwei Kunststoffflaschen, eine mit 0,5 l Volumen, die andere mit 1,5 l

- Gefäß, mindestens 1,5 l

- ein wenig Alleskleber bzw. Silikonkautschukpaste

- Papier

Vorbereitung:

Der Aufbau ist ebenfalls nicht allzu schwierig. Von der großen Flasche wird der obere Teil mit der Ausgussöffnung abgeschnitten. Bei der kleineren Kunststoffflasche entfernt man ganz unten im Zylindermantel ein 4 cm langes und 1 cm breites Stück, sodass eine kleine Kerbe entsteht. Der Verschluss der kleinen Flasche wird nicht entfernt. Sind die Flaschen soweit präpariert, wird die kleine Flasche in die größere eingeführt und die Böden mit dem Alleskleber oder der Paste angeklebt. Aus dem Papier wird ein Ring gefertigt, der straff auf den Becher passt, aber wieder entfernbar ist. Dieser wird an der Stelle markiert, wo sich die Kerbe in der kleinen Flasche befindet. Um diese Markierung unauffälliger zu gestalten, kann der Becher auch großflächiger verziert werden. Der Papierring dient dazu das Innere des Bechers zu verbergen.

Durchführung:

Nun füllt man den Becher vollständig mit Wasser, während der Verschluss der kleinen Flasche noch leicht offen ist. Anschließend verschließt man sie und nimmt nun den Becher so, dass man genau gegenüber der Markierung ausgießt. Nun wird in das Gefäß langsam Wasser eingefüllt. Kommt kein Wasser mehr, setzt man den Becher wieder ab und beginnt wieder auszugießen. Man wiederholt diesen Vorgang bis sogar nach dem Absetzen kein Wasser mehr kommt.

Beobachtung:

Beim ersten Ausgießen tritt noch sehr viel Wasser aus. Ist dieses jedoch versiegt, kommt keines mehr nach, auch wenn man die Öffnung senkrecht nach unten hält. Bei den darauf folgenden Wiederholungen verhält es sich auf dieselbe Weise, wobei im Vergleich zum ersten Mal weniger Wasser austritt. Bei genügend Wiederholungen nimmt diese Menge auf einmal stark ab. Beim nächsten Ausgießversuch kommt gar kein Wasser mehr.

(12.1. Indischer Zauberbecher ohne Verkleidung nach erstem Ausgießen)

Physikalischer Hintergrund:

Zunächst befindet sich das Wasser in der Flasche und im Zwischenraum zwischen Flasche und Becherwand auf gleicher Höhe. Wird nun der Becher gekippt, tritt das sich in diesem Zwischenraum befindliche Wasser aus. Das Wasser in der Flasche kann währenddessen nicht austreten, da der Verschluss nicht geöffnet ist. Beim Absetzen gleicht sich der Wasserstand jedoch wieder aus und es befindet sich wieder Flüssigkeit in dem Zwischenraum. Diese kann beim nächsten Kippen austreten.

2.1.5. Weinautomat von Heron

Einführung:

Beim nächsten Versuch wird es religiös. Wie Jesus laut dem neuen Testament Wasser in Wein wandelte, so gelingt es der nächsten Konstruktion aus Plastikflaschen (scheinbar) ebenso, normales Leitungswasser in Wein zu verwandeln.

Material:

- zwei Plastikflaschen von 1 oder 1,5 l Volumen

- Kunststoffschlauch von ca. 10 cm Länge und 5mm Innendurchmesser

- je nach Bauart bis zu drei Gummistopfen mit einer Bohrung von 5mm

- 20 cm langes Glasrohr von 5 mm Außendurchmesser

- Stopfen, 25 mm Durchmesser, Bohrung 5 mm

1.Alternative: - S-förmiges Glasröhrchen, 25 cm Länge, 5 mm Außendurchmesser

2.Alternative: - Glasröhrchen mit rechtem Winkel, 25 cm Länge, 5 mm Außendurchmesser, ein kurzes Stück Kunststoffschlauch und ein wenig Draht

- ein wenig Silikonkautschukpaste

- Weinglas

- Pappkarton

Außerdem wird eine Trichtervorrichtung benötigt, die entweder aus einem Trichter, dessen schmälster Innendurchmesser genau mit dem des geraden Glasröhrchens zusammenpasst, oder einer abgeschnittene Plastikflasche, deren Trinköffnung auf den Gummistopfen passt, besteht.

Vorbereitung:

Beim konkreten Aufbau beginnt man damit, bei beiden Kunststoffflaschen im jeweils oberen Drittel auf gleicher Höhe ein Loch zu bohren bzw. herauszuschneiden. Die Größe hängt davon ab, ob man auf einen Gummistopfen verzichtet, dann ist ein Loch entsprechend dem Außendurchmesser des Kunststoffschlauches nötig, oder ob man welche benutzt. In diesem Fall sind Löcher vom Durchmesser der Gummistopfen von Nöten. Dabei sollte das Loch nicht zu groß werden, damit man nicht zuviel abdichten muss. In beiden Fällen benutzt man die Silikonkautschukpaste zum Fixieren der Konstruktion und insbesondere zum Abdichten des Loches. Sobald die beiden Enden des Kunststoffschlauchs in die Stopfen bzw. direkt in die Flaschen eingefügt wurden, besteht nun eine direkte Verbindung zwischen den beiden Innenräumen. Nun bringt man analog zu den anderen Stopfen den dritten Stopfen an einer der beiden Flaschen dicht über dem Boden, gegenüber dem ersten Loch an. Hierbei kann wieder das Röhrchen direkt ohne Stopfen eingeführt, fixiert und abgedichtet werden. Aus dem Flascheninneren heraus führt das S-förmige Glasröhrchen direkt zum Weinglas. Benutzt man anstelle des S-förmigen Glasröhrchens eines mit rechtem Winkel, so steckt man dessen kurzen Schenkel in die Flasche, befestigt das Stück Kunststoffschlauch auf dem langen Schenkel und fixiert den Schlauch mithilfe des Drahtes. In beiden Fällen wird das Loch mit Silikonkautschukpaste abgedichtet. Je höher dabei der lange Schenkel des Röhrchens emporragt, desto mehr Wein lässt sich in die zweite Flasche einfüllen und desto eindrucksvoller wird die Vorführung. Nun setzt man auf die Trinköffnung der Flasche, die nur ein Loch besitzt, den Stopfen von 25 mm Durchmesser und führt das gerade Glasröhrchen durch die Bohrung dieses Stopfens bis fast an den Boden der Flasche. Hierauf muss nur noch je nach Wahl der Trichtervorrichtung diese am Glasröhrchen bzw. am Stopfen befestigt werden.

Durchführung:

Zunächst füllt man die Flasche mit der Trichtervorrichtung mit ein wenig Wasser, so dass das Ende des Glasröhrchens sich bereits ein wenig unter Wasser befindet. Die zweite Flasche füllt man soweit mit dem Wein bis der Wasserstand nur wenig tiefer liegt als die höchste Stelle des S-förmigen Glasröhrchens bzw. der Alternativkonstruktion. Danach wird die zweite Flasche wieder verschlossen und die ganze Konstruktion mit einem Pappkarton versteckt. Dabei sollte sowohl noch der Trichter hervorragen als auch das Endstück des S-förmigen Rohrs bzw. des Schlauchs zu sehen sein. Darunter wird nun das Weinglas gestellt.

Nun ist der aufwendige Aufbau beendet und es muss nur noch langsam Wasser in die Trichtervorrichtung eingegossen werden.

Beobachtung:

Die gleiche Menge an Wasser, die in den Trichter eingefüllt wird, tritt als Wein aus dem Automaten aus und füllt das Weinglas.

Physikalischer Hintergrund:

Der ganze Trick beruht auf dem Prinzip, dass sich der Druck allseitig in der Luft und in der Flüssigkeit ausbreitet. Es wird gezeigt, dass auch Luft ein Volumen besitzt, auf das Druck ausgeübt werden und welches in Konsequenz auch Druck an andere Materie weitergeben kann. So ist die Konstruktion zu Beginn bezüglich des Druckausgleichs vollkommen ausgeglichen. In die Flasche mit dem Trichter kann keine Luft eindringen, da sich das untere Ende des Glasröhrchens unter Wasser befindet. In der anderen ist der Zugang in die Flasche für die äußere Luft durch den Wein versperrt. In dieses empfindliche System füllt man nun Wasser mittels der Trichtervorrichtung ein. Dadurch steigt der Pegel in der ersten Flasche. Der Druck wird auf die Luft innerhalb der Konstruktion erhöht. Diese strebt infolgedessen nach Raum, in dem sie sich ausbreiten kann und drückt deshalb den Wein im S-förmigen Röhrchen bzw. im Schlauch nach oben und letztendlich ins Weinglas. Demnach muss das Volumen an Wasser, das zunächst eingefüllt wurde, durch das Volumen an austretender Flüssigkeit ausgeglichen werden. Damit erreicht man den Effekt, als ob sich das Wasser in Wein verwandelt hätte.

(15.1. Weinautomat von Heron ohne Verkleidung)

Praktischer Bezug:

Der Weinautomat im konkreten ist nur als Zaubertrick von Nutzen, welcher aber schon vor über tausenden Jahren Gläubige in den Tempeln erstaunt und beeindruckt hat. Das Prinzip, dass durch Druck Kräfte ausgeübt werden, findet man hingegen zuhauf in der praktischen Anwendung wie beispielsweise bei hydraulischen Pressen oder Hebevorrichtungen.

2.1.6. Becher des Pythagoras

Einführung:

Nun kommen wir zu einem Versuch der bereits 530 v. Chr. Menschen überrascht und erstaunt hat. Mit dem nun folgenden Effekt beschämte nämlich bereits Pythagoras gierige Gäste.

Material:

- Kunststoffflasche von 1 oder 1,5 l Volumen

- Gefäß (min. 1,5 l Volumen) zum Auffangen des Wassers

- Glasröhrchen mit einem rechten Winkel, Außendurchmesser 5 mm, Länge 15 cm

- Schlauch, Innendurchmesser 5 mm, Länge 25 cm

- ein wenig Silikonkautschukpaste

- Klebeband

Vorbereitung:

Zunächst entfernt man bei der Plastikflasche das obere Ende so, dass man einen ca. 25cm hohen zylinderförmigen Becher erhält. Nun wird nahe des Bodens der Flasche in die Seitenwand ein Loch von 5mm Durchmesser gebohrt. Auf den längeren Schenkel des Röhrchens steckt man ein Ende des Schlauchs. Den kürzeren führt man in das Loch ein und bringt den Verbund so an, dass er nun außen an der Becherwand anliegt und mit dem Röhrchen eine Verbindung zum Innenraum hat. Im Anschluss wird diese Konstruktion am Loch mit der Silikonkautschukpaste abgedichtet und fixiert, im oberen Teil mit dem Klebeband befestigt. Daraufhin biegt man den Schlauch zu einem nach oben zeigenden Bogen, bei dem sich das freie Ende etwas unterhalb und neben dem Loch befindet, sodass der Röhrchen-Schlauch-Verbund nun einem Henkel ähnelt. Dies wird wiederum durch Klebeband fixiert (vgl. Abb. 17.1.).

Durchführung:

Man hält den Becher über ein Gefäß von mindestens 1,5 l Volumen und füllt ihn mit Wasser, bis der Wasserstand im Innenraum ein wenig höher gestiegen ist als die Höhe des Schlauchbogens.

Beobachtung:

Sobald das Wasser innerhalb des Röhrchen-Schlauch-Verbunds den höchsten Punkt erreicht bzw. überschritten hat, fließt das Wasser dem freien Ende entgegen und verlässt die Konstruktion. Dieses Abfließen endet auch nicht, falls das Ausgießen beendet wird, sondern stoppt erst, wenn der Wasserstand im Innenraum des Bechers auf Höhe des Loches in der Seitenwand ist.

(17.1. Becher des Pythagoras: Das Wasser läuft aus obwohl der Wasserstand

im Becher viel niedriger ist als der im Schlauch)

Physikalischer Hintergrund:

Durch das Röhrchen und das Loch am Boden stellen Becher und Henkel verbundene Gefäße dar. Füllt man Wasser in den Innenraum so steigt der Wasserpegel im Röhrchen-Schlauchverbund auch dementsprechend an. Ist der Höchststand erreicht und dringt das Wasser innerhalb des Henkels in den Bereich vor, in welchem sich der Schlauch nach unten biegt, fließt es infolge der Gewichtskraft nach unten. Da aber nicht einfach eine Lücke innerhalb des Schlauchs entstehen kann, wirkt eine Art Sog auf das andere im Henkel befindliche Wasser, welcher es in Richtung freies Ende zieht. Dieser Sogeffekt zieht sich durch den ganzen Verbund und saugt am Ende sogar das Wasser direkt aus dem Becher, solange bis wieder Luft aus dem Becherinnenraum durch das Loch eindringen kann und den Sog zum Erliegen bringt.

Praktischer Bezug:

Dieses Phänomen nennt sich auch das Prinzip des „Saughebers“ und wird in einigen alltäglichen Situationen wie z.B. dem Trockenlegen eines Aquariums oder dem Abzapfen von Benzin verwendet, um Gefäße nur mithilfe eines Schlauches zu leeren. Das Verfahren ist immer ähnlich: der Schlauch befindet sich zum Teil in der Flüssigkeit, sodass er fast den Boden berührt, verlässt das Gefäß, in dem sich die Flüssigkeit befindet, und macht dabei einen Knick, so dass sich das freie Ende unterhalb des Höchststandes befindet. Saugt man nun an diesem Ende, bewegt sich die Flüssigkeit in den Schlauch und sobald der Knick überwunden ist, läuft sie von selbst aus dem Schlauch und das Gefäß wird geleert.

2.2. Versuche in und mit Luftströmungen

Im zweiten Teil der Versuchsreihe werden Phänomene dargestellt, die durch die uns stets umgebenden Strömungen der Luft verursacht werden.

2.2.1. Magnus-Effekt

Einführung:

Fußball- oder Tennisbegeisterte mögen sich vielleicht schon einmal gefragt haben, was genau vorgeht, wenn ein Ball nach dem so genannten „Anschneiden“ noch während des Flugs seine Richtung ändert? Diese Frage lässt sich anhand des Versuchs zum Magnus-Effekt erklären und mit einer einfachen Versuchsanordnung verdeutlichen.

Material:

- Kunststoffflasche mit einem Volumen von 1-2 l

- langen, dünnen Faden (3-4 m)

- Haken an der Zimmerdecke

Vorbereitung:

In die Verschlusskappe werden zwei kleine Löcher gebohrt. Durch diese führt man den Faden und verknotet ihn dicht am Verschluss. Alternativ bohrt man ein Loch, knotet den Faden fest an ein kleines Stäbchen (z.B. abgebrochenes Streichholz) und führt ihn so durchs Loch, dass sich das Stäbchen später im Inneren der Flasche befindet und die Flasche am Faden hängen kann. Das andere Ende des Fadens befestigt man so am Haken an der Zimmerdecke, dass sich die Flasche in ihrer tiefsten Lage dicht über dem Zimmerboden befindet, jedoch zu keinem Zeitpunkt ein Kontakt mit dem Boden möglich ist.

Durchführung:

Man lenkt die Kunststoffflasche ein Stück weit aus und nimmt sie zwischen beide ausgebreiteten Handflächen. Beim Loslassen bewegt man die Hände in gegenseitiger Richtung, sodass der Flasche eine Rotation gegeben wird.

Beobachtung:

Zunächst bewegt sich die Flasche wie ein Pendel seiner Gleichgewichtslage entgegen. Auf ihrem Weg wird sie jedoch aufgrund ihrer Rotation seitlich abgelenkt. Ist erst der Umkehrpunkt erreicht, an dem die Flasche zurückzupendeln beginnt, bewegt sie sich nicht auf den Ausgangspunkt zu, sondern wird wiederum seitlich abgelenkt (vgl. Abb. 20.2.).

Physikalischer Hintergrund:

Nun zum Grund für dieses Phänomen. Ausschlaggebend sind die Luftströmungen, genauer die Überlagerung von Luftströmungen, denn einerseits entsteht eine Strömung infolge der Pendelbewegung, andererseits entsteht eine durch die Rotation. Auf der einen Seite der Flasche, bewegen sich die Strömungen gleichsinnig, also entgegen der Flugrichtung, auf der anderen jedoch gegeneinander. Dadurch bewegt sich die Luft auf der einen Seite schneller an der Flasche vorbei als an der anderen. Dadurch entsteht ein Unterdruck auf der Seite mit der höheren Luftgeschwindigkeit, der einen Sog in diese Richtung bewirkt (vgl. Abb. 20.1). Die Flasche wird unter dem Flug seitlich abgelenkt.

Praktischer Bezug:

Nach diesem Prinzip wird auch Bällen bei gewissen Sportarten ein Drall gegeben, indem sie beim Kontakt durch eine geeignete Bewegung in Rotation versetzt werden. Diese behalten sie in der Luft bei und ändern dadurch noch unter dem Flug ihre Richtung. Darüber hinaus wurde der Magnus-Effekt sogar eingesetzt, um mit rotierenden Zylindern anstatt Segelmasten ein Schiff anzutreiben.

(20.1. rotierender Körper im Luftstrom V beschreibt die Richtung aus der die Luft kommt, F die Kraft die durch den Sog entsteht)

(20.2. Bahn einer mit einer Rotation gegen den

Uhrzeigersinn losgelassenen Flasche)

2.2.2. Aerodynamisches Paradoxon

Einführung:

Der nächste Versuch beschäftigt sich wieder mit Luftströmungen. Auch wenn sie ohne besondere Umstände nicht für uns sichtbar sind, entstehen durch sie jedoch außergewöhnliche Kräfte, die man nicht so erwartet hätte.

Material:

- zwei Kunststoffflaschen von 1,5 l Volumen

- zwei Gummifäden

- Gebläse von der Luftkissenbahn mit einem beweglichen Schlauch

- Stativkonstruktion (siehe Vorbereitung)

Vorbereitung:

Dieser Versuch zeichnet sich vor allem durch seine ein wenig aufwändigere Stativkonstruktion aus. So benötigt man zwei Stativfüße mit jeweils einem Stab von 50 cm. Zudem werden zwei Stativmuffen mit denen zwei weitere Stäbe von 50 cm Länge horizontal an der bisherigen Konstruktion so angebracht werden, dass sie parallel gegenüber im Abstand von 75 cm verlaufen. Zusätzlich braucht man vier passende Ringe mit Haken.

In jede Flasche bohrt man jeweils in die Mitte der Verschlusskappe und des Bodens ein Loch von 2mm Durchmesser. Durch diese Bohrungen führt man einen Gummifaden, den man daraufhin an gegenüberliegenden Haken befestigt, sodass die beiden Flaschen parallel im Abstand von ca. 5 cm auf derselben Höhe locker in der Luft hängen.

Durchführung:

Hierzu hält man das Gebläse entweder von unten oder von oben auf den Zwischenraum der Flaschen gerichtet und erhöht daraufhin die Stärke des Gebläses.

Beobachtung:

Bei steigender Stärke bewegen sich die Flaschen immer näher aufeinander zu. Ist eine gewisse Schwelle überschritten, scheinen sie direkt aneinanderzukleben (vgl. Abb. 22.2).

Physikalischer Hintergrund:

Wie anfangs erwähnt, handelt es sich hierbei um Kräfte, die durch Luftströmungen zustande gekommen sind. Ähnlich wie beim Magnus-Effekt gibt es einen Bereich in dem die Luft schneller durchströmt, hier der Raum zwischen den beiden Flaschen. Dadurch entsteht wieder ein Unterdruck und ein Sog, der die Flaschen aufeinander zu bewegt.

Praktischer Bezug:

Diesen Versuch kann man als Demonstration der Grundlage des Fliegens sehen, da hier deutlich wird, wie man mit geeigneter Konstruktion einen Auftrieb bzw. Sog nach oben erzeugen kann. Dazu ist jedoch festzuhalten, dass die Bernoullische Gleichung, die bei diesem Versuch von großer Bedeutung ist, beim Fliegen nur in starker Näherung zutrifft und vor allem bei sehr großen Geschwindigkeiten nicht mehr anzuwenden ist. Doch diente sie als Grundsatz, wie man sich einst an die Konstruktion von Fluggeräten heranwagte.

(22.1. vor Einschalten des Gebläses)

(22.2. bei eingeschaltetem Gebläse)

2.2.3. Schwebende Kunststoffflasche im Luftstrom

Einführung:

Nun folgt ein Versuch, den so mancher bereits mit anderen leichten, annähernd kugelförmigen Objekten wie z.B. Tennisbällen gesehen haben könnte. Doch es funktioniert genauso mit geeigneten Kunststoffflaschen.

Material:

- eine Plastikflasche mit einem Volumen von 0,3 l

alternativ: 0,5 l Flasche mit dünnen, glatten Seitenwänden, bei der Verschluss und Gewindeteil entfernt wurde

- Gebläse von einem Luftkissentisch oder einer Luftkissenbahn

Durchführung:

Man bringt die Kunststoffflasche ca. 10-20 cm über der Luftaustrittsöffnung in horizontaler Lage in den Luftstrom und lässt sie dann los. Hat man neben der Luftkissenbahn auch den dazugehörigen Schlauch, kann man beginnen, diesen seitlich zu bewegen.

Beobachtung:

Nachdem man die Flasche losgelassen hat, schwebt sie im Luftstrom. Weicht sie einmal kurz aus ihrer zentralen Lage ab, findet sie den Weg zurück. Bewegt man sich mit dem Schlauch ein wenig seitlich, ist zu beobachten, dass die Flasche dem Luftstrom folgt und sich danach ausrichtet.

(23.1.Schwebende Kunststoffflasche im Luftstrom)

Physikalischer Hintergrund:

Der Grund dafür, dass die Flasche immer wieder dem Luftstrom hinterher fliegt, liegt darin, dass, sobald die Luft aus dem Gebläse nicht mehr direkt zentral auf die Flasche trifft, dadurch die Luft auf einer Seite schneller vorbeiströmt als auf der anderen. Aufgrund dessen entsteht, vergleichbar mit den Versuchen zum Magnus-Effekt und dem Aerodynamischen Paradoxon, ein Unterdruck und dadurch ein Sog. Dieser sorgt dafür, dass die Flasche wieder zum Luftstrom hin bewegt wird.

3. Präsentation

Nun folgt noch die Darstellung eines Konzepts, um die aufgebauten Versuche und ihre Wirkungen einem Publikum mit der Intention vorzustellen, dieses zum selbstständigen Experimentieren zu motivieren oder allgemein für die Physik zu begeistern. Bevor man sich an die Präsentation wagt, sollte man zumindest die Unterpunkte „Einführung“, „Durchführung“, „Physikalischer Hintergrund“ und „Praktischer Bezug“ der einzelnen Versuche sowie das Vorwort gelesen haben, da im folgenden Teil zur Vermeidung von Wiederholungen des Öfteren auf diese Punkte verwiesen wird. Die Präsentation setzt voraus, dass alle Versuche entsprechend ihren Anleitungen vorbereitet wurden.

3.1. Einführung

Zunächst heißt man die Interessierten willkommen und teilt ihnen das Ziel der Vorführung mit. Man möchte auf unterhaltsame Art und Weise die Zuschauer an die „Wunder“ der Physik heranführen. Außerdem sollte knapp von den Vorzügen und Gründen der Verwendung von Plastikflaschen, also vor allem von den Eigenschaften des Polyethylen (hohe Festigkeit, Druckstandhaftigkeit, geringe Masse, Unzerbrechlichkeit und gute elektrische Isolation) erzählt werden. Man vergleiche hierbei die Aufzeichnungen bei Gliederungspunkt 1. Steht dem Referierenden mehr Zeit zum Vortrag zur Verfügung, lässt sich entsprechend diesen Ausführungen der Einführungsteil um einige Details erweitern.

3.2. Versuchspräsentation

Nach dieser kurzen Begrüßung beginnt bereits das Vorstellen der Versuche. Hier wäre es angebracht, mit einer passenden Überleitung zum Hauptteil überzuführen. Dafür empfiehlt sich mit der Bemerkung, dass man nach diesen Anfangsworten eine kleine Erfrischung brauche, aber dafür natürlich nicht einen gewöhnlichen Becher nehme, das Augenmerk der Zuschauer auf den Becher des Pythagoras zu richten. Mit einer Wasserflasche von genügend Volumen wird der Becher gefüllt. Doch man findet sich bereits mitten in einem Experiment wieder, wenn plötzlich das ganze Wasser durch den Henkel abläuft. Nun gilt es die Physik hinter diesem Versuch zu erklären. Hierbei beachte man die Aufzeichnungen im Punkt 2.1.6. Um die These zu bestätigen, dass erst wieder Luft eindringen muss, kippt man nun den Becher und bemerkt, dass der Effekt stoppt, wenn Luft in den Schlau kommen kann. Hierauf fügt man hinzu, dass ein gewisser Herr Pythagoras bereits 530 v. Chr. Menschen damit verblüffte und gierige Trinker blamierte. Man verweist darauf, dass der Versuch nach dem so genannten „Saugheber“ – Prinzip funktioniert und zählt, nachdem man dieses dem Publikum erläutert hat, weitere Verwendungsmöglichkeiten dieses Effekts auf (z.B. Leeren eines Aquariums oder Abzapfens von Benzin).

Nun wendet man sich dem nächsten Versuch zu. Es handelt sich um das Segnersche Wasserrad. Man erklärt hierzu, dass man das 3. Newtonsche Gesetz, im Volksmund wohl besser als actio = reactio bekannt, anhand eines einfachen Versuchs zeigen will. Das Wasserrad wird nun mithilfe des Trichters mit Wasser gefüllt, während man dabei jedoch die Flasche noch festhält. Man stellt fest, dass das Wasser aus den Trinkröhrchen austritt und senkrecht nach unten in das Gefäß fließt. Nun lässt man die Flasche los und beobachtet, wie sich die Konstruktion dreht und die Flüssigkeit dabei tangential das Gefäß verlässt. Man erklärt nun die auftretenden Wirkungen entsprechend den Ausführungen in 2.1.2. und dass das „actio = reactio“ – Prinzip allgemein gültig ist z.B. bei jeglicher Art von Aufprall.

Als nächstes Experiment wählt man jenes zum Schweredruck des Wassers. Man kündigt ihn als sehr einfachen Versuch an, der aber den Zuschauer sehr gut einen Effekt veranschaulicht, der ansonsten nicht sichtbar, sondern nur spürbar ist. Nun füllt man die Flasche auf und gießt gleichmäßig Wasser nach. Die Beobachtung, dass verschiedene Parabeln entstehen, erklärt man entsprechend den Ausführungen unter Gliederungspunkt 2.1.1. oder veranschaulicht dies noch genauer durch das Auflegen einer Folie mit der Skizze zum Schweredruck (siehe 5. Anhang, Seite 30, Abb. 30.2.). Im Anschluss daran stellt man wiederum den Bezug zur persönlichen Erfahrungswelt bzw. zur Wirkung im „Großen“ her. Das Publikum wird bestätigen können, dass jeder schon mal den zunehmenden Druck beim Tauchen gespürt hat. In Meerestiefen von tausenden von Metern nimmt der Druck bereits extreme Werte von Hunderten von Bar annimmt.

Auf diese zwei eher belehrenden Versuche sollte man wieder ein Experiment folgen lassen, dass die Zuschauer erstaunen lässt. Man kündigt deshalb einen „Zauberbecher“ an, der Wasser verschwinden lässt. Es handelt sich um den „Indischen Zauberbecher“. Um den Effekt zu verdeutlichen, benötigt man neben dem normalen Versuchsaufbau (vgl. 2.1.4.) ein Gefäß von etwas geringerem Volumen als dem des Bechers, aber in das sich umgekehrt selbst unkompliziert Wasser einfüllen lässt. Nun füllt man dieses Gefäß vollständig. Man deutet an, wie hoch der Wasserstand im Grundzustand innerhalb des Gefäßes ist. Nun füllt man das Wasser in den Zauberbecher, wobei der Verschluss der kleinen Flasche noch locker ist. Man kündigt an, jetzt käme Magie ins Spiel, gestikuliert ein wenig und greift dann in den Becher. Für die Zuschauer nicht ersichtlich dreht man den Verschluss fest zu. Nun nimmt man den Becher an der richtigen Stelle (vgl. 2.1.4.) und füllt das Wasser wieder in das Gefäß zurück. Doch nachdem ein wenig Flüssigkeit herausgegossen wurde, kommt nichts mehr hervor, auch wenn der Becher kopfüber steht. Man zeigt an, dass der aktuelle Wasserstand im Gefäß bedeutend niedriger ist als im Grundzustand. Der Zauberbecher hat die Flüssigkeit anscheinend verschluckt. Anschließend wird es Zeit, dass Publikum aktiv mit einzubinden. Man wählt sich einen Freiwilligen, gibt diesem den wieder richtig herum gedrehten Becher und das Gefäß und wünscht ihm, dass er mehr Glück oder Geschick haben solle, als man selbst. Zum Erstaunen der Zuschauer kommt wieder Wasser zum Vorschein. Doch solange der Freiwillige den Becher nicht wieder abgesetzt hat, bleibt immer noch ein Stück Unterschied zwischen dem neuem Wasserstand und dem Grundzustand. In diesem Fall gibt man mit einem kleinen Kommentar, dass man wohl noch mehr Hilfe brauche, die beiden Gefäße an einen zweiten Freiwilligen weiter. Da man dabei den Becher wieder richtig herum gedreht hat, kommt bei diesem Freiwilligen wieder Wasser zum Vorschein. Dies wiederholt man, bis annähernd der ursprüngliche Wasserstand im Gefäß wiederhergestellt ist. Nun sollte das Geheimnis gelüftet werden, dass der Trick im Absetzen liegt. Im Anschluss daran folgt die physikalische Erklärung mithilfe eines unverkleideten Zauberbechers (vgl. 2.1.4.) und/oder anhand einer Folie mit passender Skizze (siehe 5. Anhang, Seite 31, Abb. 31.3.).

Zum Kontrast stellt man daraufhin die Trägheitspumpe vor. Man betont, dass es möglich ist, nur mithilfe einer abgeschnitten Plastikflasche und einer Mostkappe Wasser zu pumpen. Nun wird der Versuch entsprechend 2.1.3. ausgeführt. Zusätzlich zeigt man, indem man mit der Bewegung stoppt, nachdem das Wasser ein paar Mal gespritzt ist, dass die Flasche voll mit Flüssigkeit ist, obwohl sie aus dem Wasser herausragt. Man leert die Pumpe und wiederholt das Verfahren noch einmal Schritt für Schritt und weist dabei auf den Wasserstand hin, der bei jeder Ab- und Aufwärtsbewegung ein wenig höher steigt. An dieser Stelle erklärt man den physikalischen Hintergrund (vgl. 2.1.3.).

Nach diesem Versuch zur Trägheit kündigt man dem Publikum an, dass man sich beim nächsten Experiment auf Jesus Christus Spuren bewegt. Denn jetzt schafft es scheinbar ein Automat Wasser direkt in Wein (aus Rücksichtnahme für die Kinder kann auch Traubensaft verwendet werden) zu verwandeln. Er nennt sich Weinautomat von Heron (vgl. 2.1.5.). Dazu holt man sich wieder einen Freiwilligen aus dem Publikum. Diesen lässt man zunächst aus einer vorher bereitgestellten Wasserflasche trinken und fragt nach, ob es sich um normales Wasser handelt. Anschließend lässt man den auserwählten Zuschauer langsam und gleichmäßig das Trinkwasser in den Trichter des Automaten gießen. Man selbst hält das Glas an das freie Ende des Schlauchs bzw. des S-förmigen Glasröhrchens bei der Seitenwand. Nachdem ein wenig Wein heraus geflossen ist, bittet man den Freiwilligen die Wasserzufuhr zu stoppen und von der Flüssigkeit kosten, die als Wein bestätigt werden wird. Durch das Kosten vorher und nachher hat man ausgeschlossen, dass es sich um einen reinen Färbungsprozess handeln könnte. Jetzt erklärt man die physikalischen Wirkungen, die im Hintergrund arbeiten. Dabei holt man entweder die Konstruktion aus dem Karton hervor und/oder erklärt es anhand einer Folie (siehe 5. Anhang, Seite 30, Abb. 30.1.).

Anschließend leitet man auf den Teil der Versuche über, die sich mit Luftströmungen beschäftigen. Als ersten aus dieser Reihe wählt man das Experiment zum Magnus –Effekt. Man erweckt dabei das Interesse der Zuschauer, indem man den Drall bei Sportarten wie Fußball oder Tennis anspricht. Bei der Durchführung lässt man nun die Flasche erst gerade ohne Rotation schwingen, danach einmal mit Rotation gegen den Uhrzeigersinn und einmal im Uhrzeigersinn. Man beobachtet beim ersten Schwung wie die Flasche gerade zurückkommt, beim zweiten weicht sie nach links ab, beim dritten nach rechts. Diese Ergebnisse werden mithilfe einer Folie mit den passenden Skizzen (siehe 5. Anhang, Seite 31, Abb. 31.1./31.2.) erklärt (vgl. 2.2.1.). Im Anschluss daran erwähnt man kurz, dass eine gewisse Zeit lang sogar Segelschiffe gebaut wurden, die nach diesem Prinzip mit rotierenden Körpern anstelle von Segelmasten funktionierten.

Mit dem Kommentar, man zeige die Kräfte von Luftströmungen nun mit einer weiteren Versuchsanordnung, leitet man über zum Aerodynamischen Paradoxon. Man stellt zunächst dar, wie die Konstruktion aufgebaut ist (zwei Flaschen aufgehängt an zwei lockeren Gummifäden), und beschreibt, was man als nächstes vorhat, nämlich mit dem Gebläse zwischen die Flaschen zu blasen. Als Vermutung stellt man auf, dass die Gefäße, dadurch dass sie von der Luft getroffen werden, auseinander geblasen werden. Doch die Praxis soll es zeigen. Man dreht das Gebläse langsam auf und schon bald tritt der Effekt ein, dass sich die Flaschen aufeinander zu bewegen. Die Physik wird wiederum entsprechend den Ausführungen bei der detaillierten Versuchsbeschreibung im Punkt 2.2.2. erklärt. Als Bezug zur Praxis bietet es sich an, den Vergleich mit dem Auftrieb beim Fliegen darzustellen (vgl. 2.2.2.).

Anschließend kündigt man den letzten Versuch an, bei dem man hinzufügt, dass zu dessen Erfolg ein wenig Geschick und Glück von Nöten sei. Das Publikum mag diesen Versuch bereits mit anderen Gegenständen gesehen haben, doch er funktioniert auch mit Plastikflaschen. Man lässt eine Kunststoffflasche in einem durch Gebläse erzeugten Luftstrom schweben. Das Erstaunliche liegt dabei aber vor allem darin, dass, wenn die Flasche seitlich abzudriften droht, wieder an den Strom herangesaugt wird. Diesen Effekt erklärt man gemäß den Aufzeichnungen im Punkt 2.2.3. Sollte die Durchführung dieses letzten Versuches nicht einwandfrei funktionieren, lässt es sich umso leichter zum abschließenden Teil der Präsentation überleiten.

3.3. Experimentieren der Zuschauer

Es ist nun nämlich an der Zeit, dass das bisher zumeist passive Publikum selbst sein Geschick unter Beweis stellt. Man bedankt sich für die Aufmerksamkeit und bietet Interessierten an, die Versuche selbst durchzuführen. Dazu empfiehlt es sich von den kurzen Versuchsanleitungen, die sich auf die wesentlichen Aspekte beschränken (siehe Material-CD, Ordner: Anleitungen), eine gewisse Anzahl zu kopieren, jeweils neben die Versuche auszulegen und das Publikum darauf aufmerksam zu machen, sich ruhig eine Kopie mitzunehmen. Besonders Interessierten gibt man damit die Möglichkeit, zu Hause selbst die Versuche nachzubauen und durchzuführen. Zusätzlich bietet sich an, auf die detaillierten Ausführungen zu vermerken, die in Form einer Veröffentlichung dieser Versuchsbeschreibungen auf der Schulhomepage gegeben sind (http://www.montgelas-gymnasium.de/facharbeiten.html). Während die Zuschauer nun selbst ein wenig experimentieren, stellt man sich selbst als Anlaufstation für Fragen zur Verfügung und achtet darauf, dass der Weinautomat immer wieder richtig nachpräpariert, also das eingeschüttete Wasser entfernt und der Wein wieder hineingegossen wird.

4. Schlussgedanke

Nachdem nun die Versuche und deren Präsentation ausführlich beschrieben worden sind, möchte ich abschließend ein paar wenige Worte über meine eigene Erfahrung mit dem Thema und dessen Bearbeitung verlieren. Allgemein kann ich jedem empfehlen selbst einmal Versuche solcher Art nachzubauen. Es macht eine Menge Spaß einfach „drauflos“ zu basteln und am Ende Zeuge des gewünschten Effekts zu werden. Ich persönlich hab durch die Versuchsreihe auch ein Stück weit Freude am Experimentieren gewonnen, dem ich bisher immer weitgehend aus dem Weg gegangen bin. Vor allem wird es spannend, wenn man sich über praktischere Aufbaumöglichkeiten als diejenigen, die vorgegeben sind, Gedanken macht, diese umsetzt und es anschließend besser als zuvor funktioniert, was auch im Zuge dieser Arbeit bei einigen Versuchen der Fall war. Ebenfalls interessant war, sich ein Konzept für eine Präsentation zu überlegen und nachzudenken. Reizvoll war auch, sich darüber Gedanken zu machen bzw. sich zu informieren, wo die einzelnen Wirkungen praktischen Nutzen finden. Alles in allem hoffe ich natürlich, dass die ausgearbeitete Präsentation auch vor größerem Publikum Anklang findet und die Zuschauer begeistern kann, sodass sich noch viele andere ans Werk machen und selbst zu den Plastikflaschen greifen.

5. Anhang

(30.1. Skizze des Weinautomaten von Heron*)

(30.2. Skizze zum Schweredruck von Flüssigkeiten**)

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*: Quelle: http://marvin.sn.schule.de/~physik/gase/g2.php#oben

vgl. Literaturverzeichnis/Material-CD, Ordner: Internetseiten, g2.php.htm

**: Quelle: http://marvin.sn.schule.de/~physik/gase/g7.php#oben

vgl. Literaturverzeichnis/Material-CD, Ordner: Internetseiten, g7.php.htm

(31.1. Rotierender Körper im Luftstrom*)

(31.2. Skizze zum Magnus-Effekt**)

(31.3. Skizze zum Indischen Zauberbecher***)

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* : Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Magnus-Effekt

vgl. Literaturverzeichnis/Material-CD, Ordner: Internetseiten, Magnuseffekt.htm

** :Quelle: http://marvin.sn.schule.de/~physik/mechanik/m10.php#oben

vgl. Literaturverzeichnis/Material-CD, Ordner: Internetseiten, m10.php.htm

*** : Quelle: http://marvin.sn.schule.de/~physik/gase/g9.php#oben

vgl. Literaturverzeichnis/Material-CD, Ordner: Internetseiten, g9.php.htm

6. Literaturverzeichnis

Buch:

Wilke, Hans-Joachim / Tronicke, Göran

Experimente mit Kunststoffflaschen

Stuttgart, Ernst Klett Verlag GmbH, 2007

Internet:

Brauner, Mario

Experimente für den Physikunterricht

http://marvin.sn.schule.de/~physik/experi.php

Stand: 19.12.2002

Aufrufdatum: 18.01.2007

(siehe Material-CD, Ordner: Interseiten, g2.php.htm; g7.php.htm; g9.php.htm; m4.php.htm; m8.php.htm; m10.php.htm)

Wikipedia:

Tiefsee

http://de.wikipedia.org/wiki/Tiefsee

Stand: 18. Dezember 2007

Aufrufdatum: 18.01.2007

(siehe Material-CD, Ordner: Internetseiten, Tiefsee.htm)

Magnuseffekt

http://de.wikipedia.org/wiki/Magnus-Effekt

Stand: 7. November 2007

Aufrufdatum. 18.01.2007

(siehe Material-CD, Ordner: Internetseiten, Magnuseffekt.htm)

7. Abschlusserklärung

Ich erkläre hiermit, dass ich die Facharbeit ohne fremde Hilfe angefertigt und nur die im Literaturverzeichnis angeführten Quellen und Hilfsmittel benützt habe.

……………………………, den …………

Ort Datum

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Unterschrift der Schülerin/des Schülers