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Vorbereitungen und didaktische Hinweise
In dieser Einheit wird erklärt, weshalb manche Gegenstände im Wasser auf den Grund sinken, im Wasser schweben können, steigen oder an der Wasseroberfläche schwimmen. Sie stellt deshalb einen geeigneten Abschluss für das Thema Auftrieb dar.
Vorbereiten der Experiment:
Einstiegsexperimente
- Drei gleich große und wasserdichte Dosen: Wenn möglich sollten die drei Dosen durchsichtig sein, damit die Schüler den Inhalt sehen können. Die erste Dose wird randvoll mit feinkörnigem Sand gefüllt. In die zweite Dose wird nur so viel Sand gefüllt, dass diese noch schwimmen kann. Die dritte Dose soll mit so viel Sand gefüllt werden, bis ein schwebender Zustand erreicht wird. Um diesen Zustand zu erreichen, ist Geduld gefragt. Nur wenige Sandkörner können darüber entscheiden, ob die Dose sinkt, schwebt oder schwimmt. Der Fall des Schwebens kann auch weggelassen werden, falls es mit der Präparation nicht klappt.
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Abb. 6.1: Dosen für Lebensmittel, mit verschiedenen Mengen an Sand gefüllt. Abb. 6.1a: Dose schwebend (auf den Deckel ist Sand gestreut um den Schwebezustand zu erreichen); Abb. 6.1b: Dosen gesunken und schwimmend
- Ein durchsichtiges Wassergefäß und ein Stein
- Meeresplakat, U-Boot, Pfeile für die Druckkräfte, die Auftriebskraft und die Gewichtskraft sowie unterschiedlich hohe Pappstreifen, die verschiedene Belastungen symbolisieren (siehe Abb. 6.4 bis Abb. 6.7).
Experiment „Filmdosen“
- Etwa sechs gleich große Dosen sollen pro Schülergruppe randvoll mit verschiedenem Material gefüllt werden. Empfehlenswert ist die Verwendung von durchsichtigen Filmdosen. Alternativ können auch Dosen von Brausetabletten oder von Lebensmitteln (siehe Abb. 6.1) verwendet werden. Undurchsichtige Dosen sollten beschriftet werden, mit welchem Material sie jeweils gefüllt sind.
- Das dazugehörige Arbeitsblatt sieht beispielhaft folgende Materialien für die Füllung der Filmdosen vor:
- Knete (Filmdose sinkt)
- Schrauben, alternativ können auch Nägel oder Muttern genommen werden (Filmdose sinkt)
- Sand (Filmdose sinkt)
- Murmeln in handelsüblicher Größe (Filmdose schwimmt)
- Styroporstückchen (Filmdose schwimmt)
- Schaumstoff, z.B. von einem Schwamm oder einer alten Schwimmnudel (Filmdose schwimmt)
Abb. 6.2: Mit verschiedenen Materialien gefüllte Filmdosen.