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Lab in a Box

Physik 'mal anders!

Details zur Kräftekiste

Die Kiste „Physik der Adhäsion“ wurde 2014 von Sandra Hofmann und Denis Riegelmann im Rahmen ihrer Staatsexamensarbeit entwickelt. Sie beinhaltet 10 verschiedene Experimentierkisten, welche sich auf drei Themengebiete konzentrieren:

  1. Haften
    • „Paradoxes Haften“
    • „Unscheinbare Kräfte“
    • „Elektrisierend“
    • „Von Oberflächen und Co.“
  2. Kleben
    • „Wasser als Klebstoff“
    • „Klebstoffe und die Tierwelt“
    • „Forensik“
    • „Rund um den Mund“
  3. Reibung
    • „Reibungen“
    • „Materie in Kontakt“

Die verschiedenen Versuche zum Thema Haften beschäftigen sich mit Hafterscheinungen infolge des Schweredrucks der Luft, strömender Fluide, elektrostatischer Anziehung oder der Oberflächeneigenschaften von Wasser. Die Schüler erhalten dadurch Antworten auf alltägliche Fragen wie: Warum kann ein Flugzeug fliegen oder was ist Elektrizität. Und warum können Wasserläufer auf Wasser laufen?
Die Experimentierkiste Paradoxes Haften untersucht die Strömung der Luft und überrascht die Schüler mir verblüffenden Phänomenen, welche für den Schüler einfach und verständlich erläutert werden.
Bei den Versuchen der Kiste Unscheinbaren Kräften werden ganz alltägliche Erscheinungen des Schweredrucks der Luft genauer unter die Lupe genommen. Zum Schluss können sich die Schüler an einem historischen Experiment den Magdeburger Halbkugeln probieren und erfahren die enorme Kraft der uns umgebenden Luftmassen.
Mit der Box Elektrisierend gibt es erstmals Versuche zur Elektrizität im Sortiment von Lab in a Box. Dabei erforschen die Schüler unter anderem die Elektrostatische Aufladung und damit verbundene Haftphänomene. Zudem lernen die Schüler die Coulombkraft kennen und spielen dann „Pingpong mal anders“.
Von Oberflächen und Co. zeigt wie stark eine Wasseroberfläche sein kann und versucht dies auch in vereinfachter Form zu messen. Dabei benutzen die Schüler einen Kraftmesser sowie professionelle Laborgeräte. Außerdem wird ein Versuch zu dem Wasserkontaktwinkel gemacht, bei dem eine hydrophobe und eine hydrophile Oberfläche betrachtet werden.

Die Versuche zum Thema Kleben versuchen den Schülern verschiedene Klebstoffe näher bringen. Dabei werden ganz alltägliche Klebeeffekte, wie beispielsweise durch Wasser, beschrieben, ausprobiert und erläutert.
Die Box Wasser als Klebstoff zeigt verschiedene Eigenschaften des Wassers. Zu einem werden die Oberflächenspannung und Kohäsionskräfte von Wasser gezeigt und erläutert, zum anderen aber auch die Kapillarität betrachtet.
Klebstoffe & die Tierwelt betrachtet verschiedene Klebstoffe. Zum einen sollen die Schüler dabei ihre eigenen Klebstoffe herstellen, zum anderen werden die Verbindungen mit Hilfe einer Maximalkraftwaage gemessen und quantitativ ausgewertet.
Das Thema Forensik beschäftigt sich hauptsächlich mit der Adhäsion. Anhand eines Fingerabdrucks werden die Adhäsionskräfte sichtbar gemacht und in einen alltäglichen Kontext gebracht. Aber auch das Kleben der Frischhaltefolie in der Küche wird betrachtet und erklärt.
Die Box Rund um den Mund beschäftigt sich mit Klebstoffen, welche durch Licht gehärtet werden. Die Schüler können selbst mit Hilfe von Blaulichtlampen die verschiedenen Klebstoffe, welche ein Zahnarzt benutzt, ausprobieren.

Der dritte Teil der Kiste beschäftigt sich mit verschiedenen Typen der Reibung, insbesondere mit der Haftreibung. Es werden sowohl „positive“, als auch „negative“ Eigenschaften der Reibung thematisiert, untersucht und erklärt. Der erste Teil dieses Themengebiets beschäftigt sich phänomenologisch mit derHaftreibung von Reis und Sand, wobei erstaunliche Ergebnisse zu Tage kommen.
Der letzte Teil, Materie in Kontakt, versucht Quantitativ, mit Hilfe eines Kraftmessers, die unterschiedlichen Auswirkungen verschiedener Oberflächenbeschaffenheiten auf die Reibungskraft zu beschreiben. Außerdem wird die verblüffende Haftkraft zweier ineinander geschachtelter Blöcke gezeigt.