Der Versuch im Überblick
Wie jeder andere Mensch benötigen auch die Astronautinnen und Astronauten an Bord der ISS täglich frisches, sauberes Wasser. Im Weltall gibt es aber keine Quelle und es wäre viel zu teuer, ständig frisches Wasser von der Erde zur ISS zu transportieren. Also muss das vorhandene Wasser immer wieder gereinigt und erneut verwendet werden. Dabei wird jeder Tropfen eingesammelt, sogar aus der Atemluft und dem Urin der Crewmitglieder.

Forscherfrage
Wie wird Wasser im All gefiltert?

Alltagsbezug zur Welt der Kinder und Schüler:innen aufgreifen
130 Liter – fast eine Badewanne voll – so viel Wasser verbraucht im Durchschnitt jeder Mensch in Deutschland an einem einzigen Tag! Überlegen Sie gemeinsam mit den Kindern, wofür wir überhaupt so viel Wasser brauchen: Zum Trinken, zum Waschen, zum Saubermachen, zum Kochen, zum Blumengießen, zum Matschen in der Sandkiste, zum Tuschen mit Wasserfarben – was fällt den Kindern noch ein?
Für uns ist es selbstverständlich, dass jederzeit frisches, klares Wasser aus dem Wasserhahn kommt. Aber was wäre, wenn nicht? Wie könnten wir das Wasser, das wir im Laufe des Tages dreckig gemacht haben, wieder sauber kriegen?

Benötigte Materialien

• Wasser
• Erde, Sand, Kies, Blätter, Zweige, kleine Steine
• grobe und feine Siebe
• Kaffeefilter, Watte, Stoffreste
• durchsichtige Plastikbecher (oder abgeschnittene Plastikflaschen)
• Schüssel oder Eimer

Reinigung von Wasser auf der Erde
Auf der Erde filtern wir die Flüssigkeiten im Prinzip wie im All, nur in einem viel größeren Maßstab: Unser Schmutzwasser wird in großen Kläranlagen gereinigt und aufbereitet, so dass es anschließend wieder Trinkwasserqualität hat. Auch in der Natur finden ähnliche Vorgänge statt: das versickernde Wasser läuft durch mehrere Erdschichten, die wie Filter wirken. In den darunterliegenden Schichten sammelt es sich dann als sauberes Grundwasser. Erkunden Sie gemeinsam mit den Kindern, wie sie Erde, Sand und Kies als Filter nutzen können und bauen Sie eine kleine Wasserreinigungsanlage.

Experimentieren mit Wasserfilter
Dreck rein ins Wasser
Stellen Sie zunächst Dreckwasser her. Die Kinder geben dazu z. B. Sand, Erde, kleine Ästchen, Steinchen und verdorrte Blätter in einen Eimer oder eine Schüssel voll Wasser. Betrachten Sie gemeinsam das Schmutzwasser. Was beobachten die Kinder? Was schwimmt oben, was sinkt zu Boden und welche Verunreinigungen haben sich gleichmäßig im Wasser verteilt?

Dreck raus aus dem Wasser
Fragen Sie die Kinder, wie man den Dreck wieder aus dem Wasser herausholen kann. Vielleicht mit einem Löffel? Oder gelingt es, das Wasser so abzugießen, dass nur der Schmutz im Eimer bleibt? Welche Ideen haben die Kinder? Probieren sie es gemeinsam aus. Schlagen Sie dann vor, das Wasser zu filtern. Bieten Sie den Kindern grobe und feine Siebe an, z. B. aus der Küche oder der Sandkiste, und bauen Sie eigene Filter aus den Plastikbechern: Stechen Sie vorsichtig kleine Löcher in die Böden der Becher. Decken Sie die Löcher mit kleinen Steinen oder Tonscherben ab oder legen Sie eine Filtertüte hinein. Dann werden die Becher mit Sand, Kies oder Erde gefüllt. Was könnte noch als Filter dienen, vielleicht Watte, Küchenkrepp, Stoffreste oder ein Stück Fliegengitter?

Im nächsten Schritt testen die Kinder, wie gut sich die selbstgebauten Filter zur Reinigung des Wassers eignen. Welche Probleme treten auf und wie könnte man sie beheben? Läuft das Wasser zu schnell durch, ohne dabei sauberer zu werden? Oder verstopft der Filter zu schnell, weil Blätter und Zweige alles blockieren? Regen Sie die Kinder dazu an, die verschiedenen Filter nacheinander einzusetzen, so dass das Wasser von Schritt zu Schritt sauberer wird: Zuerst werden die groben Verunreinigungen entfernt, z. B. mit einem grobmaschigen Sieb. Im nächsten Schritt könnte der Kiesfilter zum Einsatz kommen, um mittelgroße Dreckstücke aus dem zu Wasser filtern. Im Anschluss könnte das Wasser noch durch den Sandfilter laufen, usw., bis es möglichst klar und frei von Verunreinigungen ist.

Der Wasserfilterturm
Das Wasser nacheinander durch all diese Filter zu gießen ist ganz schön mühselig und zeitaufwändig. Schlagen Sie deshalb vor, die Becherfilter zu einem Turm zusammenzusetzen, in dem das Wasser in einem einzigen Durchgang gereinigt wird. Welcher Filter kommt ganz nach oben, welcher nach unten? Wie viele Filter braucht es dazwischen? Lassen Sie die Kinder gemeinsam diskutieren, planen und ausprobieren: Bei welcher Anordnung wird das Wasser am saubersten? Was lässt sich verändern oder ergänzen, damit die selbstgebaute Anlage möglichst reibungslos läuft?

Hinweis: Das so gereinigte Wasser sollte auf keinen Fall getrunken werden! Auch wenn es sauber aussieht, können Mikroorganismen und andere gesundheitsschädliche Partikel darin enthalten sein.

Wissenswertes für Erwachsene
Nicht jede Verunreinigung lässt sich mit solchen “physikalischen” Filtern aus dem Wasser entfernen, denn viele Substanzen lösen sich im Wasser auf oder gehen chemische Verbindungen mit ihm ein. In Kläranlagen wird das Wasser deshalb zusätzlich mit weiteren Methoden gereinigt, z. B. mit der sogenannten biologischen Reinigung. Sie ist der Natur nachempfunden: Bakterien, Pilze und andere Mikroorganismen bauen organische Verbindungen (z. B. Exkremente) im Schmutzwasser ab. Anschließend folgt eine chemische Reinigung, die z. B. Rückstände von Waschmitteln, Lebensmittelzusätzen und weitere gesundheitsschädliche Substanzen entfernt.

Neben Wasser sind auch Luft und Energie wichtige Ressourcen, mit denen an Bord der ISS äußerst schonend und nachhaltig umgegangen werden muss, denn sie sind nur sehr begrenzt verfügbar. Und was im Kleinen für die Raumstation gilt, gilt auch für die Erde, nur im größeren Maßstab: unsere Ressourcen sind begrenzt! Darum wird gelegentlich auch vom “Raumschiff Erde” gesprochen. Je nach Alter und Vorerfahrungen der Kinder können Sie dieses Experiment zum Anlass nehmen, darüber zu diskutieren, was wir aus der bemannten Raumfahrt für die Erde lernen können. Welche Probleme gibt es hier mit Wasser, Luft und Energie? Was könnte man verbessern?

Ideen zum Weiterforschen

• Welche Methoden gibt es noch, um Wasser zu filtern?
• Was passiert, wenn das Wasser nicht mehr gefiltert werden kann?
• Welche Dinge oder Stoffe oder Substanzen können aus Wasser alles gefiltert?

Die Termine für unsere MINT-Fortbildungen für eine nachhaltige Entwicklung finden Sie in unserem Kalender unter www.jungforscher-thueringen.de.

Wasser filtern – fast wie im All (PDF)

Video “Wasser filtern – fast wie im All

Bild @ Stiftung Haus der kleinen Forscher

Der Versuch im Überblick
Auf dem Mond kann man meterweit springen und ohne Anstrengung schwere Sachen werfen, denn dort herrscht eine geringe Schwerkraft. Alles wiegt viel weniger als auf der Erde. Mit diesem Versuch können die Kinder die unterschiedliche Schwerkraft erkunden, ganz ohne den Mond zu besuchen..

Forscherfrage
Wie untersuchen Astronaut:innen ihre Proben aus dem Weltall?

Alltagsbezug zur Welt der Kinder und Schüler:innen aufgreifen
Die Schwerkraft der Erde kennen wir gut, denn wir erleben sie jeden Tag. Sie “zieht” uns stets zum Boden und wir müssen uns anstrengen, um sie zu überwinden. Sie gibt uns und allen Dingen auf der Erde ein Gewicht, das wir mit einer Waage messen können. Welche Situationen kennen die Kinder, in denen sie die Schwerkraft besonders stark spüren, z. B. beim Hüpfen, Treppensteigen oder Anheben schwerer Gegenstände? Was fällt den Kindern noch ein?

Benötigte Materialien

• zwei gleich große PET-Flaschen
• Wasser
• eine Waage

Schwerkraft auf dem Mond
Schwerkraft ist der Klebstoff des Universums. Gäbe es sie nicht, dann würden wir bei jedem Hüpfer von der Erdoberfläche davon schweben. Auch unser Mond wäre schon längst in den Weiten des Weltalls verschwunden, unser Sonnensystem würde auseinanderdriften und es gäbe keine Galaxien.
Schwerkraft wirkt zwischen allen Objekten, die eine Masse haben, also aus Materie bestehen. Das bedeutet, dass nicht nur Himmelskörper Schwerkraft ausüben, sondern auch alles andere, zum Beispiel Äpfel, Ameisen oder Sandkörner – und auch wir selbst. Sie ist aber auch eine ziemlich schwache Kraft, darum spüren wir sie nur bei Objekten, die eine außerordentlich große Masse haben, wie etwa Sterne, Monde und Planeten.
Masse ist übrigens nicht das gleiche wie Gewicht. Die Masse gibt an, wie viel Materie ein Körper enthält. Die Masse ist daher überall gleich, egal ob auf der Erde oder auf dem Mond. Das Gewicht eines Körpers hingegen gibt die Kraft an, mit der dieser Körper von einem anderen Objekt mit dessen Schwerkraft angezogen wird. Das Gewicht hängt also davon ab, wo es gemessen wird, zum Beispiel auf der Erde oder auf dem Mond.

Noch mehr Gewicht
Damit der unterschiedliche Füllstand der Flaschen nicht sichtbar ist, können die Kinder sie in Papier einwickeln oder sich die Augen verbinden. Natürlich können auch andere Behälter verwendet werden, zum Beispiel mit Büchern gefüllte Rucksäcke oder mit Sand gefüllte Kartons. Das Gewichtsverhältnis sollte dabei 6:1 betragen.

Wissenswertes für Erwachsene
Schwerkraft ist der Klebstoff des Universums. Gäbe es sie nicht, dann würden wir bei jedem Hüpfer von der Erdoberfläche davon schweben. Auch unser Mond wäre schon längst in den Weiten des Weltalls verschwunden, unser Sonnensystem würde auseinanderdriften und es gäbe keine Galaxien.

Schwerkraft wirkt zwischen allen Objekten, die eine Masse haben, also aus Materie bestehen. Das bedeutet, dass nicht nur Himmelskörper Schwerkraft ausüben, sondern auch alles andere, zum Beispiel Äpfel, Ameisen oder Sandkörner – und auch wir selbst. Sie ist aber auch eine ziemlich schwache Kraft, darum spüren wir sie nur bei Objekten, die eine außerordentlich große Masse haben, wie etwa Sterne, Monde und Planeten.

Masse ist übrigens nicht das gleiche wie Gewicht. Die Masse gibt an, wie viel Materie ein Körper enthält. Die Masse ist daher überall gleich, egal ob auf der Erde oder auf dem Mond. Das Gewicht eines Körpers hingegen gibt die Kraft an, mit der dieser Körper von einem anderen Objekt mit dessen Schwerkraft angezogen wird. Das Gewicht hängt also davon ab, wo es gemessen wird, zum Beispiel auf der Erde oder auf dem Mond.

Ideen zum Weiterforschen

• • Wie sieht es mit der Schwerkraft auf den anderen Planeten aus?
  • Macht es einen Unterschied, ob kleine oder große PET-Flaschen für das Experiment genutzt werden?

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Mit Leichtigkeit auf den Mond (PDF)

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Der Versuch im Überblick
Gefrorenes Wasser fasziniert. Wie fühlt sich Eis an? Welche Formen hat es? Wie kann Gefrorenes wieder flüssig gemacht werden?

Forscherfrage
Wie können eingefrorene Gegenstände aus dem Eis befreit werden?

Alltagsbezug aufgreifen
Im Sommer kühlen Eiswürfel Getränke. Im Winter lässt sich beobachten, dass Pfützen, Seen oder sogar Bäche gefrieren. Die Oberfläche wird dann fest, spiegelglatt und durchsichtig wie eine Glasscheibe. An Dachrinnen oder Straßenlaternen hängen vielleicht Eiszapfen. Und an einigen Fensterscheiben “wachsen” sogar Eisblumen.

Benötigte Materialien

• Gefrierschrank
• kleine Gegenstände zum Einfrieren wie Knöpfe, Steine, Spielfiguren
• Plastikschalen oder Joghurtbecher
• Wasser
• flache Schale
• Lupen
• Werkzeuge wie Gabel, kleiner Eispickel und Hammer
• Handtücher

Coole Überraschung
Bereiten Sie im Gefrierfach, oder bei Minusgraden auch draußen, einen großen oder mehrere kleine Eisblöcke vor, in denen Sie kleine Gegenstände einfrieren. Nutzen Sie dafür z. B. leere Quarkbecher oder Plastikschalen. Stellen Sie den Eisblock in einer flachen Schale auf den Tisch und lassen Sie die Kinder das Eis zunächst genau betrachten – mit und ohne Lupe. Wie sieht die Oberfläche aus? Welche Farbe hat das Eis? Können die Kinder die Gegenstände im Eis gut erkennen? Die Mädchen und Jungen können das Eis auch mit den Händen befühlen oder an ihm lauschen. Was nehmen sie wahr?

Dann untersuchen die Kinder den Eisblock genauer: Wie sind die kleinen Gegenstände wohl ins Eis gekommen? Haben sie schon einmal etwas Ähnliches gesehen? Und wie lassen sich die Dinge wieder befreien? Wie würden die Kinder dabei vorgehen?
Legen Sie bei Bedarf kleine Werkzeuge bereit. Vielleicht bemerken die Kinder, dass sich das feste Eis nicht nur durch Werkzeuge verändert. Ihre warmen Hände und die Wärme im Raum lassen das Eis auftauen. Wie schnell passiert das? Welche Ideen haben die Kinder, um das Schmelzen eventuell zu beschleunigen?

Wissenswertes für Erwachsene
Wasser gefriert zu Eis, wenn die Temperatur unter den Gefrierpunkt bei 0 °C sinkt. Die kleinsten Teilchen des Wassers, die im flüssigen Wasser noch locker nebeneinander lagen und sich frei bewegen konnten, ordnen sich in einer regelmäßigen Struktur an und halten aneinander fest – die Flüssigkeit Wasser wird zum Feststoff Eis. Dieser Vorgang dreht sich um, sobald die Temperatur wieder ansteigt.
In reiner Form besteht Eis aus farblosen Kristallen. Allerdings enthalten Eisblöcke meist feine Luftbläschen, die beim Gefrieren eingeschlossen werden, und die durch die Lichtbrechung weiß erscheinen.

Ideen zum Weiterforschen

• Welche Materialien können zum Schmelzen des Eises benutzt werden?
• Was passiert, wenn Eis in heiße Schokolade gegeben wird?
• Wie kann buntes Eis hergestellt werden?

Die Termine für die Fortbildungen „Forschen mit Wasser“ und „Konsum umdenken – entdecken, spielen, selber machen“ sowie für alle weiteren Themen finden Sie in unserem Kalender unter www.jungforscher-thueringen.de.

Aus dem Eis befreit (pdf)

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Der Versuch im Überblick
Wer braucht denn Alu- und Frischhaltefolie? Snacks und andere Lebensmittel lassen sich auch umweltfreundlicher einwickeln oder in Schüsseln abdecken. Testen Sie dafür selbstgemachte Bienenwachstücher.

Forscherfrage
Wie können Lebensmittel umweltfreundlich verpackt und transportiert werden?

Alltagsbezug aufgreifen
Beim Frühstück ist etwas Obst übrig geblieben. Für den Ausflug in der Kita oder Grundschule müssen Snacks eingepackt werden. Wenn keine Dose mit Deckel zur Hand ist, muss nicht unbedingt zur Alu- oder Plastikfolie gegriffen werden. Es gibt eine naturfreundliche Variante, um die Lebensmittel zu verpacken und somit frisch zu halten.

Benötigte Materialien

• dünnen Baumwollstoff in gewünschter Größe, z. B. 30 x 30 cm, am besten in Bioqualität
• Bienenwachs, am besten in Pastillenform oder als Platte – erhältlich in einigen Drogeriemärkten, Apotheke oder natürlich bei Personen, die imkern
• Backblech, Backpapier und Backpinsel
• Backofen

Bienenwachstücher herstellen
Heizen Sie zusammen mit den Kindern den Backofen auf 70 Grad. Bevor Sie das Backblech hineingeben, legen Sie es mit Backpapier aus und breiten das Stück Baumwollstoff möglichst faltenfrei darauf aus. Dann verteilen Sie zwei bis drei Esslöffel Wachspastillen gleichmäßig auf dem Stoff. Nach etwa zehn Minuten im Ofen sollte das Wachs geschmolzen sein. Nehmen Sie das Blech heraus und verteilen Sie das flüssige Wachs mit dem Backpinsel, so dass das Stoffstück gleichmäßig durchtränkt wird. Heben Sie das Wachstuch an zwei Ecken an und schwenken Sie es wenige Sekunden durch die Luft – es kühlt ab und wird dabei etwas steif. Wenn Sie mögen, bügeln Sie das Wachstuch anschließend zwischen zwei Lagen Backpapier, dann verteilt sich das Wachs noch etwas gleichmäßiger.

Erforschen Sie nun gemeinsam mit den Kindern die besonderen Eigenschaften der Wachstücher. Formen Sie das Tuch und beobachten Sie, wie es durch die Handwärme biegsam wird und anschließend die neue Form behält. Schmiegt sich das Tuch gut um den runden Apfel? Hält es, ohne zu rutschen, auf dem Schüsselrand? Testen Sie auch, ob das Wachstuch wirklich wasserabweisend ist. Halten Sie es dazu unter den kalten Wasserstrahl und beobachten Sie zusammen, was passiert. Was ist anders im Vergleich zum ursprünglichen Baumwollstoff?

Wissenswertes für Erwachsene
1905 wurde die Alufolie erfunden. Im Haushalt ist sie heute weit verbreitet. Sie ist biegsam, leicht, hitzebeständig und geschmacks- und geruchsneutral. Darum ist sie sehr praktisch für das Einpacken von Essen, beim Backen, Kochen oder Grillen. Allerdings erfordert die Herstellung von Aluminium extrem viel Energie und ist für die Umwelt sehr belastend. Durch Recycling kann dieser Energieaufwand stark verringert werden. Noch besser ist, auf umweltfreundliche Alternativen im Haushalt zu setzen. Essen lässt sich auch gut in Dosen, Schraubgläsern, mit Butterbrotpapier oder wiederverwendbaren Wachstüchern schützen.

Ideen zum Weiterforschen

• Welche alternativen Materialien können noch für Verpackungen verwendet werden?
• Was passiert, wenn das Bienenwachstuch warm oder kalt wird?
• Können die Bienenwachstücher gewaschen werden?

Die Termine für die Fortbildungen „Tür auf! Mein Einstieg in Bildung für eine nachhaltige Entwicklung“, „Forschen mit Wasser“ und „Konsum umdenken – entdecken, spielen, selber machen“ sowie für alle weiteren Themen finden Sie in unserem Kalender unter www.jungforscher-thueringen.de.

Bienenwachstücher (pdf)

Bild @ Stiftung Haus der kleinen Forscher

Der Versuch im Überblick
Jeden Tag machen wir uns auf den Weg, um unsere Umgebung zu entdecken und zu erforschen. Dabei bewegen wir uns mit unseren Füßen auf verschiedenen Untergründen und wissen oft nicht viel über diese.

Forscherfrage
Doch was befindet sich eigentlich genau unter unseren Füßen?

Alltagsbezüge zur Welt der Kinder

• Kinder sind dem Boden näher als Erwachsene und buddeln, beobachten, schliddern und bauen: Viele interessieren sich für den Erdboden
• Der Boden ist nicht überall gleich, geschaufelte Löcher fallen wieder zu, die Bodenfarben unterscheiden sich

Benötigte Materialien

• Eimer oder Behälter mit Boden von unterschiedlichen Orten, z. B. dem Sand-kasten, einem Blumenbeet, dem Wald oder einer Baustelle (ca. 5 Liter pro Probe)
• Schaufeln und Siebe
• Eimer und Schüsseln
• Messbecher und Küchenwage
• Glasbehälter
• Lineal oder Maßband
• Lupe
• Papier und Stifte

Der Versuch

• Bringen Sie für Ihre Bodenuntersuchung Erdboden von unterschiedlichen Orten mit von einem gemeinsamen Ausflug oder zu Hause). Wichtig ist, dass jede Probe groß genug ist, um sie untersuchen zu können (ca. 5 Liter pro Probe). Bei schönem Wetter können Sie das Ganze auch auf einem Ausflug stattfinden lassen. Dann benötigen Sie keine Probe und nehmen Ihr Untersuchen vor Ort vor (sozusagen “im Feld”).
• Um die Probe gut untersuchen zu können, müssen alle größeren Stücke (z. B. Steine, Stöckchen) entfernt werden. Klumpen können mit einem Mörser zerkleinert werden. Jeder Boden bekommt einen Steckbrief, der gefüllt wird, z. B. mit Fotos und Zeichnungen, bei älteren Kindern auch mit Beschreibungen.
• Sehen: Schauen Sie sich gemeinsam die verschiedenen Böden an: Wie beschreiben die Kinder ihre Farben? Sind sie dunkel oder hell, mehrfarbig oder einfarbig? Welche einzelnen Bestandteile können die Kinder sehen und was können die Kinder noch unterscheiden? Die Kinder können Farben und die Struktur auf den Steckbrief malen.
• Riechen: Riechen die Böden ähnlich oder sehr unterschiedlich? Wie kann der Geruch beschrieben oder dargestellt werden?
• Tasten: Wie fühlt sich der Boden an? Klebt er beim Zerreiben an den Händen oder rieselt alles zwischen den Fingern durch? Wie kann der Boden geformt werden?
• Hören: Welche Geräusche macht der Boden, wenn der dieser zwischen den Fingern zerrieben wird?
• Schlämmerprobe: Um unterschiedliche Bestandteile einzelner Böden sichtbar zu machen, müssen Glasbehälter halb mit einer Sorte Boden befüllt und mit Wasser aufgefüllt werden. Dann rühren die Kinder die Proben bzw. schütteln sie, wenn sie sich in gut verschließbaren Behältern befinden (Schraubgläser sind gut geeignet). Anschließend brauchen die einzelnen Bestandteile etwa eine halbe Stunde Zeit, um sich abzusetzen. In dieser Zeit können die Kinder beobachten, wie unterschiedlich sich die einzelnen Schichten absetzen oder aufschwimmen. Wichtig ist, dass sie die Gläser dabei nicht bewegen. Wie sieht nach einer halben Stunde die Schicht ganz unten aus und wie hoch ist sie bei welcher Probe? Welche unterschiedlichen Schichten können identifiziert werden? Ändert sich das, wenn die Behälter noch länger stehen bleiben?

Wissenswertes für Erwachsene
Der Erdboden setzt sich zusammen aus Teilchen unterschiedlicher Korngröße. Ton ist am Feinsten, dann folgt der Schluff und am Gröbsten ist der Sand. Außerdem enthält vor allem die obere Schicht eine Menge unzersetztes organisches Material. Entsprech-end der unterschiedlichen Zusammensetzung des Bodens, verhält sich dieser bei den Untersuchungen auch verschieden. Das organische Material lässt sich schlecht sieben, der Sand ist heller und ein Liter lehmiger Boden schwerer als ein sandiger.
Diese Untersuchungen machen auch professionelle Bodenforscherinnen und -forscher, z. B. wenn sie wissen wollen, ob der Boden für den Anbau bestimmter Feldfrüchte geeignet ist.

Ideen zum Weiterforschen

• Was fällt den Kindern noch ein, wie sich die verschiedenen Böden untersuchen lassen?
• Wiegt jeder Liter Boden gleich viel?
• Kann jeder Boden gleich gut durchsiebt werden? Welche Teile bleiben im Sieb hängen und welche fallen hindurch?

Die Termine für die Fortbildungen „Tür auf! Mein Einstieg in Bildung für eine nachhaltige Entwicklung“ und „Konsum umdenken – entdecken, spiele, selber machen“ sowie für alle weiteren Themen finden Sie in unserem Kalender unter www.jungforscher-thueringen.de.

Was steckt da im Boden?

Bild: @ Stiftung Haus der kleinen Forscher

Der Versuch im Überblick
Wann schützt ein Kleidungsstück am besten vor Kälte und Nässe schützt (z. B. Schuh).

Forscherfrage
Wie bleiben die Füße warm?

Alltagsbezüge zur Welt der Kinder

• Herbst- und Wintertage können trübe, feucht und eisig sein.
• Oft bekommen nicht nur die Kinder schnell kalte Hände und Füße.

Benötigte Materialien

• Thermo-Einlegsohle
• Alufolie
• Rettungsfolie
• Plastiktüte
• Kork
• Kuscheltierstoff
• Filz
• Zeitungspapier
• Stifte
• Scheren

Der Versuch

• Die Kinder bringen Winterschuhe und Handschuhe in den Gruppenraum. Sehen Sie sich diese Sachen zusammen an. Wodurch, glauben die Kinder, halten diese warm? Was daran könnte wichtig sein für das Warmhaltevermögen?
• Die Kinder probieren aus, welche Handschuhe und Schuhe besonders wärmen. Was unterscheidet die verschiedenen Handschuhe bzw. Schuhe voneinander? Aus welchem Material bestehen sie: z. B. Leder, Kunststoff oder Fell.
• Zerlegen Sie gemeinsam eine gekaufte Thermo-Einlegsohle: Woraus bestehen die Schichten? Was ist charakteristisch daran? Manche Sohlen haben Schichten aus Alufolie, fast alle besitzen eine luftige Schicht aus Schafswolle, Schaumstoff, Kork oder Filz.
• Lassen Sie die Kinder nun eigene Thermosohlen herstellen und überlegen sie gemeinsam, welche Materialien Sie ausprobieren möchten, z. B. Alufolie, Rettungsfolie, Plastiktüten, Kork, etwas Kuscheltierstoff, Zeitungspapier oder Filz.
• Die Kinder suchen sich ein Material aus, malen darauf den Abdruck eines Fußes nach und schneiden die Sohle aus. Dann legen sie die Sohle in einen ihrer Schuhe, ziehen sich an und gehen zum Testen eine Zeit lang raus in die Kälte. Achten Sie darauf, dass die Schuhe der Kinder durch die Sohle nicht zu eng werden.

Wissenswertes für Erwachsene
In stehender Luft kann Wärme schlecht übertragen werden. Darum isoliert unbewegte Luft sehr gut. In Winterkleidung und Tierfellen ist viel Raum für Luft. Sie ist in den Poren des Schaumstoffs oder den Haaren der Tiere gefangen. Manche stopfen zerknüllte Zeitungen als Isolierschicht in ihre Schuhe. Auch dort ist Luft eingeschlossen und hält die Wärme. Wenn die Schuhe dadurch zu eng werden, wird zum einen die Luft weggedrückt und zum anderen die Blutzirkulation erschwert. Dann beginnen die Füße zu frieren.
Wenn wir im Wind stehen, d. h. wenn sich die Luft um uns herum bewegt, wird unsere Körperwärme quasi mit der Luft davongeblasen – daher empfinden wir den Wind als kalt. Wenn wir feucht oder nass werden, frieren wir sehr schnell, denn während die Feuchtigkeit verdunstet, wird unserem Körper ebenfalls Wärme entzogen. Wasser leitet unsere Körperwärme besser nach außen als Luft. Kunststoff in den Schuhen verhindert, dass Feuchtigkeit nach außen entweichen kann. Die Aluminiumschicht in der Sohle reflektiert die Wärme der Füße zurück ins Innere des Schuhs. So bleibt sie dem Fuß erhalten.

Ideen zum Weiterforschen

• Was ist, wenn ich Wasser auf Schuhe gebe? Dringt das Wasser durch die Schuhe inb das Innere des Schuhs?
• Was ist mit den anderen Kleidungsstücken z. B. Skihosen?
• Welche Mütze wärmt am meisten und aus welchem wärmenden Material sollte diese bestehen?

Die Termine für die Fortbildungen „Tür auf! Mein Einstieg in Bildung für eine nachhaltige Entwicklung“, „Forschen rund um den Körper“, „Konsum umdenken – entdecken, spiele, selber machen“ sowie für alle weiteren Themen finden Sie in unserem Kalender unter www.jungforscher-thueringen.de.

Warme Füße

Quelle: Stiftung Haus der kleinen Forscher
Bild: @Olg Kruglov/thinkstock.com

Der Versuch im Überblick
Das Erleben der Natur mit allen Sinnen

Forscherfrage
Kann man Jahreszeiten riechen?

Alltagsbezüge zur Welt der Kinder

• Die Natur verändert sich immer wieder aufs Neue.
• Ändert sich die Jahreszeit, nehmen wir wahr, dass es wärmer oder kälter wird, man andere Tiere und Pflanzen sieht und verschiedene Gerüche wahrnimmt.

Benötigte Materialien

• einen ruhigen Platz in der Natur, z. B. Wald, Wiese oder Park
• Decke für den Boden

Der Versuch

• setz dich an einem Ort in der Natur auf eine Decke und nimm eine bequeme Position ein
  schließe nun die Augen
• konzentriere dich als erstes auf das Hören, danach auf das Riechen und dann auf das Fühlen
• öffne die Augen, suche dir einen Punkt über dem Horizont und schaue ganz fest auf ihn
• Kannst du die Bäume um dich herum wahrnehmen, ohne den Kopf zu bewegen? Welche Bewegungen werden trotzdem wahrgenommen? Und wie machen das die Tiere? Wie gut können sie wohl sehen oder riechen und hören?

Wissenswertes für Erwachsene
Der Mensch verfügt über fünf Sinne: sehen, hören, riechen, schmecken und fühlen. Oft wird auch der Gleichgewichtssinn als der sechste Sinn bezeichnet. Unsere Sinne ermöglichen es uns, Reize wahrzunehmen.
Menschen können über den Sehsinn in einem Radius von bis zu 180 Grad Dinge um sich herum wahrnehmen, ohne sich selbst zu bewegen. Man nennt dies auch den Eulen- oder Weitwinkelblick. Rehe machen das z. B. genauso. Sie müssen beim Fressen gleichzeitig jede Bewegung in ihrer Umgebung achtsam wahrnehmen, um Gefahren rechtzeitig zu erkennen.
Kleinkinder nutzen instinktiv all ihre Sinne. Je älter sie werden, umso mehr fokussiert sich die Wahrnehmung auf das Sehen und Hören. Dabei sollten wir nicht verlernen, mit allen Sinnen wahrzunehmen und zu genießen.
Wenn wir unsere Sinne schulen, nehmen wir Sinneseindrücke bewusster wahr, wir werden aufmerksamer und achtsamer. So können wir hellwach in der Natur unterwegs sein. Wenn es uns dann noch gelingt, die Tiere nicht durch unser Erscheinen zu stören, können wir tolle Beobachtungen machen.

Ideen zum Weiterforschen

• Was passiert, wenn ihr euch nur auf einen Sinn fokussiert?
• Wie unterscheidet sich die Wahrnehmung an unterschiedlichen Orten?
• Was nehmt ihr bei einer verstopften Nase war?

Die Termine für die Fortbildungen „Tür auf! Mein Einstieg in Bildung für eine nachhaltige Entwicklung“, „Forschen rund um den Körper“ sowie für alle weiteren Themen finden Sie in unserem Kalender unter www.jungforscher-thueringen.de.

Natur riechen (PDF)

Der Versuch im Überblick
Wie viele Wassertropfen passen auf eine Münze? Nimm dazu die Pipette und träufle einen Wassertropfen nach dem anderen auf die Münze.

Alltagsbezüge zur Welt der Kinder

• fallende Tropfen aus einem Wasserhahn
• es regnet Tropfen
• Abperlen eines Wassertropfens von dem Blatt einer Orchidee

Benötigte Materialien

• Pipette
• Wasser
• Münze (z. B. 10-Centstück)

Versuchsabfolge

• fülle die Pipette voll mit Wasser
• träufle nun einen Tropfen nach dem andern auf das 10-Centstück & zähle die Tropfen
• ein „Wasserberg“ entsteht und die „Lupenfunktion“ von Wasser wird deutlich
• optimiere den Vorgang des „Träufelns“, um noch weitere Tropfen auf den Berg zu bekommen

Fragen und Ideen zum Weiterforschen

• Auf welchem Gegenstand lassen sich noch Wasserberge bilden?
• Kannst du dir den Wasserberg zu Nutze machen und etwas darauf schwimmen lassen?
• Was passiert, wenn du Münzen aus anderen Ländern für deinen Wasserberg benutzt?

Das steckt dahinter
Ist Wasser in flüssiger Form bildet es immer Tropfen! Der Grund ist: Die Teilchen des Wassers (= Wassermolekühle) suchen ganz besonders die Bindung zu ihresgleichen und ziehen sich gegenseitig an. An der Oberfläche haben die Wasserteilchen unter und neben sich weitere Wasserteilchen als Nachbarn. Sie halten sich einerseits an diesen Nachbarn an der Wasseroberfläche andererseits an den Nachbarn im Inneren der Flüssigkeit fest. Der Wassertropfen ist also deshalb rund, weil alle äußeren Teilchen „inneren“ Halt haben, d. h. sie ziehen sich alle zueinander zu und bilden dadurch einen Tropfen.

Die Termine für die Fortbildungen zu „Forschen mit Wasser“, “Wasser in Natur und Technik“ sowie für alle weiteren Themen finden Sie in unserem Kalender.

Wasser bildet immer Tropfen (PDF)

Der Versuch im Überblick
Das Experiment ist einfach, doch verblüffend: Eine Mandarine schwimmt im Wasser. Aber nur, wenn sie ungeschält ist. Entfernt man die Schale, geht dieselbe Mandarine sang- und klanglos unter! Wie das?

Benötigte Materialien

• ein breites durchsichtiges Glas
• eine Kanne mit Wasser
• eine Mandarine

Die Versuchsabfolge

• nimm ein breites Glas und stelle es auf den Tisch
• befülle die Kanne mit Wasser
• lege dir eine Mandarine bereit
• schütte das Wasser in das Glas, bis es zu dreiviertel voll ist
• nimm jetzt die Mandarine und lege sie in das Wasser im Glas, notiere das Ergebnis
• nimm die Mandarine aus dem Wasser und schäle sie
• lege die Mandarine jetzt wieder in das Wasser, notiere das Ergebnis

Fragen und Ideen zum Weiterforschen

• Gelingt der Versuch auch mit anderen Obstsorten? Dokumentiere die Versuche.
• Hat die Temperatur einen Einfluss auf das Experiment?
• Was geschieht, wenn die Mandarine nur halb geschält wird
• Was passiert, wenn du Lebensmittelfarbe in das Wasser gibst?

Das steckt dahinter

Die Schwerkraft zieht den Körper nach unten. Die Flüssigkeit drückt den Körper nach oben – das ist der Auftrieb. Von der Größe des Auftriebs hängt es ab, ob ein Körper im Wasser schwimmt oder ob er untergeht. Die Auftriebskraft ist genauso groß wie die Gewichtskraft des durch den Körper verdrängten Wassers. Diese Gewichtskraft wiederum hängt von der Masse des Wassers ab und wächst mit dem Volumen des durch den Körper verdrängten Wassers.

Körper, deren Masse im verdrängten Volumen kleiner ist als die des Wassers, ist der Auftrieb größer als die Schwerkraft. Diese Körper schwimmen an der Wasseroberfläche, und ein Teil ihres Volumens ragt aus dem Wasser heraus. Körper, deren Masse im verdrängten Volumen größer ist als das des Wassers, sinken ab. Das Verhältnis von Masse zu Volumen bezeichnet man als Dichte. Ist die Dichte eines Körpers kleiner als die des Wassers, so schwimmt der Körper. Ist die Dichte des Körpers größer als die des Wassers, so sinkt er auf den Grund.

Nun zur Mandarine: Eine geschälte Mandarine besteht im Wesentlichen aus Wasser, aber auch aus einigen anderen Substanzen, wie etwa die Haut, die den Saft umgibt, Vitamin C oder Fruchtsäuren. Das führt dazu, dass die – geschälte – Mandarine eine etwas höhere Dichte hat als reines Wasser. Ins Wasser gelegt, geht die Mandarine deshalb unter. Anders sieht das für die Mandarine mit Schale aus. Die Schale besteht aus einer dünnen Außenhaut und einer weichen, faserigen Schicht darunter. Diese Schicht enthält viele luftige Poren, aber kaum Wasser. Die Folge: Insgesamt gesehen hat die Mandarine mit Schale nicht nur eine geringere Dichte als die „nackte“ Mandarine sondern auch als das Wasser. Deshalb kann wohl die ungeschälte, nicht aber die geschälte Mandarine schwimmen.

Die Termine für die Fortbildung „Forschen mit Wasser“, “Wasser in Natur und Technik“, “Technik – Kräfte und Wirkungen“, „MINT ist überall“ sowie für alle weiteren Themen finden Sie in unserem Kalender unter www.jungforscher-thueringen.de

Schwimmende Mandarine (PDF)

Der Versuch im Überblick

Transport von Wasser mittels Abwaschlappen um Höhenunterschiede zu überwinden.

• Gläser
• Abwaschlappen
• Schere
• farbige Tinte
• Holzklötzer
• Wasser

Die Versuchsabfolge

• schneide von einem Abwaschlappen einen schmalen Streifen ab
• füll zwei Gläser halbvoll mit Wasser und eines davon zusätzlich noch mit Tinte
• erhöhe das Glas mit Tinte durch Holzklötzer und stell das Glas mit klarem Wasser direkt daneben auf den Boden
• feuchte den Abwaschlappen mit Wasser an und häng ein Ende in das Glas mit Tintenwasser und das andere Ende in das Glas mit klarem Wasser
• hab Geduld und beobachte, was passiert

(Tipp: Du kannst den Abwaschlappen auch in einen durchsichtigen Schlauch stecken und somit verhindern, dass auf dem Transportweg Wasser verloren geht.)

Fragen und Ideen zum Weiterforschen

• Wie kannst du die Zeit sichtbar machen, die es dauert, bis das Tintenwasser den Schwammstreifen komplett eingefärbt hat?
• Wie kannst du die Zeit sichtbar machen, die es dauert, bis das Tintenwasser komplett in das Glas mit klarem Wasser „über“-gelaufen ist?
• Kannst du den Versuchsablauf so dokumentieren, dass andere Kinder das Experiment 1:1 durchführen können?
• Gelingt es, das gefärbte Wasser mittels Schwammstreifen auch von unten nach oben zu transportieren?
• Wo hast du schon einmal gesehen, das Wasser von oben nach unten bzw. von unten nach oben fließt? Welche Wassertransportsysteme kennst du hierfür aus deinem Alltag?

Das steckt dahinter
Grundsätzlich gilt, dass Wasser immer von oben nach unten fließt, was in diesem Experiment sehr gut zu beobachten ist.
Über ganz feine Gefäße/ Gewebe kann Wasser jedoch auch „hochsteigen“. Diese Hürde muss das Wasser in unserem Experiment ja zuvorderst überwinden.
Findet ein solcher Wassertransport gegen die Schwerkraft statt, wird die Wirkung auch als Kapillarwirkung bezeichnet. Wir kennen Sie von den Pflanzen. Allerdings wird die Wirkung bei einer Pflanze noch durch eine zusätzliche Sogwirkung verstärkt. Das Wasser wird zusätzlich von unten nach oben gezogen, weil in den Blättern der Pflanze ständig Wasser verdunstet. Es entsteht also ein „Wassermangel“ (Unterdruck) im Blatt, wodurch das Wasser aus dem Boden angesogen wird.

Die Termine für die Fortbildungen zu „Forschen mit Wasser“, “Wasser in Natur und Technik“ sowie für alle weiteren Themen finden Sie in unserem Kalender.

Tropfen für Tropfen (PDF)