Schüler experimentieren

Schüler experimentieren

Im Wahlfach Schüler experimentieren führen Schüler verschiedene Versuche eigenständig durch, wobei der Spaß beim Experimentieren im Mittelpunkt steht. Die Ideen für die Versuche kommen aus verschiedenen Quellen, z. B. aus dem Internet, aber auch aus Bücher, Fernsehen oder andere Medien. Für einige Handversuche (lassen sich mit einfachen Haushaltsmitteln durchführen) bringen die Schüler die benötigten Materialien und Werkzeuge selbst von zu Hause mit. Vor dem Aufbau eines jeden Versuchs reden wir immer über mögliche Gefahrenquellen und treffen die notwendigen Sicherheitsvorkehrungen (z. B. Schutzbrillen, Belüftung, Befestigung loser Kleidung und offener Haare, …). Beim anschließenden Aufbau der Versuche zeigt sich, wer dabei am geschicktesten ist. Je sorgfältiger ein Experiment aufgebaut wird, umso besser gelingt es in der Regel auch.

Wir wählen Versuche aus allen möglichen Bereichen und wechseln darüber hinaus zwischen einfachen Handversuchen, bei denen es auf das Bastelgeschick ankommt, und fortgeschritteneren Experimenten, bei denen die Schüler einen Einblick in den Umgang mit technischen Geräte erhalten.

Zu den Handversuchen gehörten z. B. das Basteln eines „Bimetallstreifens“ aus Papier und Alufolie. Mit Wasser, Salatöl, Tinte und Kochsalz kann recht einfach eine Lavalampe hergestellt werden. Auch die Funktionsweise eines Aufwindkraftwerks, der Nachweis der elektrischen Ladung auf einem Luftballon, ein einfaches Elektroskop zur Ladungsanzeige oder auch Versuche aus der Optik lassen sich mit einfachen Haushaltsgegenständen durchführen.

Natürlich kommen aber auch immer wieder die in der Schule vorhandenen Gerätschaften zum Einsatz, etwa beim Bau eines Geysirmodells, bei Versuchen zur Optik, Mechanik, Elektrizitätslehre, Elektromagnetismus und Elektronik. Und schließlich schnuppern die Schüler beim Züchten von Kristallen mit Kupfersulfat in den Bereich der physikalischen Chemie hinein. Im folgenden sind einige Bilder aus dem Wahlfach zu sehen:

Elektronik

Elektromagnetismus

 

 

 

Lötübung und Anfertigung einer elektronischen Schaltung

Stehende Schallwellen im Kundtschen Rohr

… können durch Zugabe von Sägemehl sichtbar gemacht werden. Bei Anregung mit einer bestimmten Tonhöhe (Frequenz) bilden sich lamellenartige Strukturen, die sich leicht hin- und herbewegen.

 

Photovoltaik

 

Oberflächenspannung bei Seifenblasen und Minimalflächen

Wassermoleküle sind elektrische Dipole und ziehen sich gegenseitig sehr stark an. Die Wasseroberfläche spannt sich dadurch netzartig zu einer Form mit minimalen Flächeninhalt zusammen (Oberflächenspannung); die Kugelform der Wassertropfen hat genau diese Eigenschaft. Wird dem Wasser Seife zugegeben, so schieben sich die Seifenteilchen (Tenside) zwischen die Wassermoleküle, die sich nun nicht mehr so stark anziehen (die Oberflächenspannung des Wassers wird verringert). Dadurch kann die Oberfläche des Wassers relativ einfach, zum Beispiel durch Einblasen von Luft vergrößert werden, und es entstehen Seifenblasen. Dennoch haben auch diese das Bestreben, ihren Oberflächeninhalt zu minimieren. Freie Seifenblasen haben daher immer Kugelform. Gibt man begrenzende Randbedingungen vor (zum Beispiel durch ein Drahtgitter), so nimmt auch hier die Oberfläche der Seifenblasen jeweils ein Minimum an, jedoch sind auch andere Formen möglich, etwa Würfel oder Tetraeder.

 

Minimalflächen stellen ein eigenes Forschungsgebiet in der Mathematik dar. Der Architekt Otto Frei nutzte die Minimalflächen von Seifenhäuten für seinen Entwurf des Daches des Münchner Olympiastadions (1972).

Bau einer Seifenblasenmaschine