Benötigtes Material: Wasser, Pflanzenöl, Lebensmittelfarbe, Brausetablette, Glasflasche oder größeres, Glasgefäß

Die Glasflasche wird zu einem Viertel mit Wasser befüllt, das man für einen besseren Effekt vorher mit Lebensmittelfarbe färbt. Weitere drei Viertel werden mit Öl befüllt. Fügt man nun eine Brausetablette dazu, sprudelt es.

Was steckt dahinter?

Aufgrund seiner geringeren Dichte schwimmt Öl immer auf dem Wasser und vermischt sich damit nicht. Beim Auflösen der Brausetablette entsteht das Gas Kohlendioxid. Beim Aufsteigen ziehen Gasbläschen gefärbtes Wasser mit sich. Oben entweicht das Gas und das Wasser sinkt wieder ab.

Benötigtes Material: Schnur, Schere, kreisförmiger Gegenstand (Teller, Donut, Pizza, Wanduhr etc.)

Zunächst wird die Schnur um den kreisförmigen Gegenstand gelegt, dann wird die Schnur mit einer Schere abgeschnitten. Man erhält den Kreisumfang des Gegenstandes. Diese Schnur wird dann über den kreisförmigen Gegenstand gespannt und am Ende abgeschnitten. Dies ergibt den Durchmesser des Kreises. Diesen Schritt wiederholt man noch zwei Mal, sodass am Ende drei gleich lange Schnüre und ein kleiner Rest vor einem liegen.

Warum funktioniert das bei jedem kreisförmigen Gegenstand?

Das Verhältnis eines Kreisumfanges zu seinem Durchmesser ist stets konstant - diese Konstante nennen wir Pi (π) und liegt bei 3,14159 ... 

Benötigtes Material: Allerlei Material aus der LEGO®-Kiste, vor allem Zahnräder und Achsen

Wir haben unser Exponat "Machine and Concrete" aus LEGO® Steinen nachgebaut. Kleine und größere Zahnräder sowie Achsen sind dabei ein Muss. Ansonsten sind der Fantasie keine Grenzen gesetzt.

Was passiert?

Kleine Zahnräder verzahnen sich immer mit größeren Zahnrädern. Dadurch werden die nachgeschalteten Zahnräder in der Maschine immer langsamer. Wer sich also schneller drehen will, muss sich am Anfang der Maschine befinden und gewinnt das Rennen - wie hier bei uns die kleine Figur Bricksi, die sich deutlich schneller dreht als der Hase. 

Benötigtes Material: Kleiner portabler Bluetooth Lautsprecher, Glas, Streusel, Frischhaltefolie

Lautsprecher in ein Glasgefäß stellen und dann mit Frischhaltefolie gut abdecken. Streusel auf der Frischhaltefolie verteilen und schon kann es losgehen: Musik an!

Warum funktioniert das?

In dem Lautsprecher bewegt sich die Lautsprechermembran vor und zurück und damit wird auch die angrenzende Luft in Schwingung versetzt. Diese Schallwellen gelangen nicht nur zu unserem Ohr und wir können die Musik hören. Sondern sie bringen auch die über den Lautsprecher gespannte Frischhaltefolie zum Schwingen und lassen nun das Konfetti tanzen.

Benötigtes Material: Gummibärchen mit Gelatine, Glas, Wasser

Für den Versuch braucht man Gummibärchen, in denen Gelatine enthalten ist. Die Inhaltsstoffe findet man auf der Verpackung. Zum Vergleich haben wir auch vegane Gummibärchen (ohne Gelatine) besorgt.

Dann gibt man die Gummibärchen in ein Glas mit Wasser. Die Gummibärchen sollten dann die ganze Nacht im Wasser liegen bleiben.

Was passiert?

Die Gummibärchen mit Gelatine werden im Wasserbad beträchtlich größer, sie quellen. Gelatine ist im Wasser nicht löslich, kann aber größere Mengen Wasser aufnehmen. Die Gelatine verhindert auch weitestgehend, dass sich die Farbstoffe herauslösen. In Gummibärchen können als Gelbildner auch Gummi arabicum, Agar Agar, Pektin oder Stärke enthalten sein. Dann quellen die Gummibärchen nicht auf - wie bei veganen Gummitierchen.

Benötigtes Material Experiment 1: Schaumkuss, altes Marmeladenglas mit Deckel, Staubsauger

In den Deckel des Marmeladenglases wird vorab ein Loch gebohrt. Der Schaumkuss wird dann in das Einmachglas gegeben. Das Staubsaugerrohr wird über das Loch des Glases gestülpt - und dann wird der Staubsauger angeschaltet. Was passiert?

Benötigtes Material Experiment 2: Schaumkuss, größere Kunststoffspritze

Der Schaumkuss wird in eine Kunststoffspritze gegeben. Dann hält man mit einem Finger vorne die Spritzenöffnung zu und zieht die Luft aus der Spritze.  Was passiert?

Durch das Heraussaugen der Luft im Glas oder das Vergrößern des Raumes in der Spritze entsteht ein Unterdruck. Die Schokolade des Schaumkusses platzt, da die Schaummasse sich ausdehnt. Das geschieht, da in dieser Masse kleine Luftbläschen eingeschlossen sind, die sich ausdehnen. Der Versuch zeigt eindrucksvoll, wie viel Kraft der äußere Luftdruck auf den Schaumkuss und auch auf uns ausübt. Nimmt dieser Druck ab, wie zum Beispiel im Weltraum, ist für uns kein Leben ohne Schutzanzüge  oder Raumkapseln möglich.

Benötigtes Material: Stoppuhr, zwei Eimer, Wasser, Becher mit 30 mL Fassungsvermögen, optional: Lebensmittelfarbe

Bei einem Kind werden zwei bis drei Liter Blut pro Minute und bei einem Erwachsenen fünf bis sechs Liter Blut pro Minute durch den Körper gepumpt. Um diese Leistung einmal sichtbar zu machen, kann man dieses Experiment ausprobieren. In einen Eimer füllt man drei Liter Wasser ein. Wer mag, kann dies noch mit Lebensmittelfarbe rot färben. Dann startet man die Stoppuhr und fängt an, mit dem Messbecher das Wasser zu schöpfen. Dies kippt man dann in den leeren Eimer aus. Nach einer Minute wird die Zeit gestoppt. Wer schafft 3 bzw. 6 Liter?

Um diese Menge zu schaffen, schlägt das Herz eines Erwachsenen ungefähr 70 Mal und eines Kindes ungefähr 90 Mal pro Minute. Die Werte können je nach Alter und Trainingszustand stark abweichen.

Dieser Versuch entspricht nicht der Arbeitsweise des Herzens. Aber die Mengen, die in dieser kurzen Zeit transportiert werden, werden besser deutlich. In diesem Versuch kann man natürlich auch im Wettbewerb gegeneinander antreten.

Benötigtes Material: 3 Luftballons, Wasser, Tinte

Die Luftballons langsam mit etwas Wasser füllen, verknoten, und ins Eisfach legen. Ist das Eis gefroren, den Luftballon aufschneiden und ein paar Tropfen Tinte auf die Kugeln geben. Sind die Kugeln etwas angetaut, kann man diese mit etwas Geschick übereinander stapeln. 

Benötigtes Material: Luftballon, heißes Wasser, Schüssel, Plastikflasche, Trockenhefe

Wie aus Geisterhand pustet sich ein Ballon auf, der auf eine Flasche gestülpt wurde. Es handelt sich hierbei um eine chemische Reaktion: Kohlendioxid (CO₂) entsteht.

Die Trockenhefe wird in die leere Flasche gefüllt. Dann wird heißes Wasser in die Flasche dazugegeben.  Der Luftballon wird nun über die Flaschenöffnung gestülpt. Der Luftballon pustet sich auf.

Aber was ist in der Flasche passiert, dass sich der Luftballon plötzlich aufpustet?

In der Flasche gibt es eine chemische Reaktion. Die Flüssigkeit sprudelt und beginnt zu schäumen. Ein Gas wird frei: Kohlendioxid. Das Gas pustet den Luftballon immer weiter auf, bis die Reaktion abklingt.

Benötigtes Material: Luftballon, sechskantige Muttern, Münzen

Man steckt immer eine Münze oder eine Mutter in einen Luftballon, der noch nicht aufgepustet ist. Anschließend pustet man den Ballon auf und knotet ihn zu. Nun fasst man den Ballon mit beiden Händen an oder auch nur einer Hand an und und dreht ihn im Kreis. Achtung: Die Ballons können auch platzen! Deswegen den Ballon nicht vor den Kopf halten und nicht zu große Muttern verwenden!

Wird der Ballon nun passend bewegt, rollen die Münzen an der Haut des Ballons entlang. Dabei entstehen unterschiedliche Geräusche. Die 5-Cent-Münze erzeugt wenig Geräusche,  die 10-und 20-Cent-Münzen und die Muttern unterschiedlich surrende Töne.

Warum?

Die Ecken der Muttern und die Rillen der Münzen stoßen an die Haut des Luftballons und bringen sie zum Vibrieren. Diese Schwingungen werden an die Luft übertragen und dann können wir die Töne hören.

Benötigtes Material: Flasche aus Plastik, Wasser, Klebeband, Nadel oder Reißzweck

Das Wasser fließt aus drei übereinanderliegenden Löchern in der Flasche. Unten mit dem weitesten und stärksten Strahl. Die Strahlweite und -stärke nimmt nach oben immer weiter ab.

Warum ist das so? 

Der Wasserdruck nimmt mit höherer Wassersäule zu. Darum ist der unterste Strahl der stärkste. Deshalb muss man beim Tauchen auf die Wassertiefe achten und bei Bauwerken wie Staudämmen muss z. B. die Staumauer in zunehmender Tiefe dicker sein.

Benötigtes Material: Batterie der Größe AA, Holzschraube, Kabel, Neodym-Magnet (Ein solcher Magnet ist sehr stark und kann z. B. Datenspeicher löschen!)

Bei diesem Versuch wird die chemische Energie aus der Batterie in elektrische Energie umgewandelt und schließlich durch den Einfluss des Magneten in Bewegungsenergie überführt.

Benötigtes Material: Holzklötze zum Stapeln, mehrere Blätter Papier, Spielzeugauto

Zuerst baut man zwei Pfeiler aus den Holzklötzen auf. Legt man nun ein Blatt Papier einfach dazwischen, stürzt das Auto natürlich ab. Umso eindrucksvoller ist der zweite Versuch. Man steckt ein zweites Blatt Papier bogenförmig unter das erste. Diese primitive Brücke ist zwar nicht sehr stabil, aber hält das kleine Auto aus.

Warum?

Das Gewicht des Autos verteilt sich über den Bogen und wird über die Seiten nach unten geleitet.

Benötigtes Material: Küchenwaage, Schüssel, Wasser

Zuerst füllt man die Schüssel mit Wasser und stellt sie auf die Waage. Dann stellt man mithilfe der Tara-Taste die Waage wieder auf null ein. Dann ballt man seine Hand zur Faust und taucht sie in das Wasser. Aber ohne den Boden zu berühren! Die Gewichtsanzeige wird nun höher.

Warum? Beim Eintauchen drückt die Faust gegen das Wasser und das Wasser gegen die Faust. Die Kraft der Faust wirkt dabei nach unten auf das Wasser – und schließlich auch auf die Waage. Das Wasser hält dagegen.

Die beteiligten Kräfte hat man schon einmal erfahren, wenn man mit einem Wasserball im Schwimmbad spielt. Umso weiter man den Ball unter Wasser drücken will, desto schwerer wird es. Die Auftriebskraft hält dagegen.

Benötigtes Material: drei Eisstiele, drei gleich große Gläser und ein Gewicht

Zuerst muss man die Gläser in einem Dreieck aufstellen. Nun ist die Aufgabe, auf diese Gläser eine Brücke zu bauen (wie im Video). Darauf kann man dann ein Gewicht stellen und staunen, was die kleine Brücke so aushält.

Warum funktioniert das?

Die kleinen Eisstiele stützen sich gegenseitig ab. Das Gewicht wird durch die schrägen Eisstiele auf die Gläser abgeleitet. Wer mag kann dann noch andere Gewichte ausprobieren!

Benötigtes Material: langes Lineal

Wie gut ist Ihre Reaktionszeit?

Man stützt seinen Unterarm auf einem Tisch auf und spreizt Daumen und Zeigefinger. Der Helfer hält das Lineal dazwischen. Am besten mit der Null auf der Höhe von Daumen und Zeigefinger. Dann lässt er es fallen und Sie versuchen, so schnell wie möglich zuzupacken. Man kann die Fallstrecke am Lineal direkt abmessen. Das Ganze macht man mehrmals nacheinander. Die gemessenen Strecken (d) notiert man, bestimmt dann den Durchschnittswert und rechnet diesen in Meter um. Anschließend kann man mit einer Formel seine Reaktionszeit berechnen!

Diese Reaktionszeit kann man durch Training etwas verbessern. Sie liegt im Durchschnitt bei ca. 0,1 bis 0,4 Sekunden. Auf überraschende Ereignisse reagieren wir langsamer. Springt ein Reh auf die Straße, braucht ein Autofahrer im Durchschnitt eine Sekunde, um zu bremsen. Deswegen nennt man diese fehlende Zeit auch „Schrecksekunde.“

Benötigtes Material: Suppenkelle aus Metall

Wie sieht ein Spiegelbild in einer polierten Suppenkelle aus?

Die Antwort ist wirklich verblüffend. Die Suppenkelle verhält sich wie ein kleiner Hohlspiegel, der allerdings sehr stark gewölbt ist. Solche Hohlspiegel haben einen Brennpunkt in dem das Licht gesammelt wird. Wenn man sich zwischen Brennpunkt und Spiegel befindet, sieht man sein Bild aufrecht und vergrößert, hinter dem Brennpunkt sieht man das Bild auf dem Kopf. Durch die starke Wölbung ist der Brennpunkt bei der Kelle sehr nah am Spiegel und man kann sich nur auf dem Kopf sehen.

Benötigtes Material: Besen

Schon früh lernt man beim Balancieren, Schaukeln oder Wippen ihn auszutricksen oder zu nutzen – den lieben Schwerpunkt. Der Punkt an dem ein Körper im Gleichgewicht ist. Meistens kann man sagen, je tiefer der Schwerpunkt, desto stabiler ist die Sache. Das hat man schnell raus, wenn man beim Balancieren eine lange Stange verwendet und sie möglichst tief hält. Außerdem kippelt man mit einer schweren Stange etwas langsamer, so dass man rechtzeitig ausgleichen kann.

Dem Schwerpunkt zu Ehren nun ein kleines Experiment. Dazu muss man nur einen großen Besen hervorholen. Dann streckt man die Hände nach vorne aus und legt sich den Besen auf die Zeigefinger (Wenn es möglich ist, machten Sie das am besten mit einer zweiten Person). Dann versucht man die Zeigefinger zusammenzuführen. Der Besen muss dabei immer auf gleicher Höhe bleiben. Solange bis die Zeigefinder sich berühren und der Besen von alleine ausbalanciert ist. Ganz schön komisch, oder? Erst ruckelt es zwischen Besen und Zeigefinger. Etwas stärker an dem Finger, der die Bürste tragen muss. Das Ruckeln entsteht durch die Reibung zwischen Zeigefingern und Besen. Die ist höher an dem Zeigefinger, der mehr zu tragen hat.

Im Schwerpunkt wackelt der ganze Besen langsam auf den Zeigefingern, weil der Besen nur noch einen Auflagepunkt hat. Der Besen ist dort also im Gleichgewicht.

Benötigtes Material: Tintenpatrone, Blumenvase oder Glas mit Wasser

Einen Tropfen Tinte ganz vorsichtig in kaltes Wasser tropfen lassen. Dabei entstehen pilzartige Strukturen, aus denen sich dann sogar ganze Wirbelringe bilden können. Der Tropfen wird erst zu einer Scheibe und dann zu einem Ring.

Warum entstehen überhaupt Wirbelringe?

Der Ring entsteht, weil der Tropfen durch das Wasser abgebremst wird und sich dadurch Wirbel ausbilden. 

Im phaeno gibt es zu solchen Wirbelringen mehrere Exponate und Vorführungen. Allerdings funktionieren diese nicht mit Wasser, sondern mit Luft. 

Benötigtes Material: Föhn mit runder Öffnung und Tischtennisball

Halten Sie den Föhn nach oben und versuchen Sie einen oder sogar zwei Tischtennisbälle zum Schweben zu bringen - dabei den Föhn kippen.

Warum funktioniert das?

In der bewegten Luft herrscht ein geringerer Luftdruck als außerhalb. Deswegen drückt die Umgebungsluft den Ball zurück in den Luftstrom.

Benötigtes Material: Rasierschaum, Wasser, zwei Gläser und Lebensmittelfarbe

Zuerst färbt man ein wenig Wasser mit der gewünschten Farbe ein. Nun füllt man das andere Glas mit Wasser und setzt mit Rasierschaum eine Wolke oben drauf. Die geringe Dichte des Schaumes sorgt dafür, dass er auf der Wasseroberfläche bleibt. Langsam tröpfelt man nun das eingefärbte Wasser auf die Wolke. Je nachdem wie groß die Wolke ist, braucht man mehr oder weniger Wasser bis es zu „regnen“ beginnt. Man kann die Farben variieren und so bunte Tropfen erzeugen.

Nun ist unsere Regenwolke zwar schön anzusehen, doch eine echte Regenwolke funktioniert ganz anders: Wenn kleine Wassertropfen in einer Wolke immer größer werden, werden diese Tropfen so schwer, dass sie nicht mehr schweben können und die Wolke sie nicht mehr halten kann. Nun fallen sie als Regen auf die Erde.

Benötigtes Material: Wasser, Speiseöl, eine Tintenpatrone und ein Glas.

Zuerst gibt man dann das Öl in das Glas, so dass der Boden etwa 1 cm hoch gefüllt ist. Dann gibt man Wasser dazu, bis das Glas etwa zwei Drittel voll ist. Nun muss man kurz warten, bis sich die beiden Schichten wieder sauber voneinander trennen. Anschließend gibt man die Tinte tropfenweise dazu.

Was passiert?

Die Tinte löst sich im Öl nicht. In Form einer Kugel durchdringt sie die Ölschicht und vermischt sich dann mit dem Wasser. Je nachdem wie schwer die Tintenkugel ist, passiert dies unterschiedlich schnell. Im Wasser löst sie sich dann in Schlieren auf. Mit Wasser mischt sich die Tinte gut, da sie vor allem aus Wasser besteht. Nach kurzer Zeit hat sie sich in Wasser ganz aufgelöst, auch ohne Rühren, da die Teilchen in ständiger Bewegung sind.

Benötigtes Material: zylindrisches Glas, Blatt Papier, Filzstift und etwas Leitungswasser.

Das Blatt Papier wird in der Mitte gefaltet, so dass es wie ein Namensschild stehen kann. Dann malt man auf dieses Papier von rechts nach links (oder umgekehrt) einen Pfeil mit schöner Spitze. Das Glas wird ungefähr einen Meter davor aufgestellt. Nun guckt man durch das leere Glas durch, so dass man den Pfeil ganz sehen kann. Ein Helfer schüttet dann ganz langsam Wasser in das Glas, währenddessen darf man den Pfeil nicht aus den Augen lassen.

Was passiert?

Schütten Sie Wasser in das Glas, wechselt der Pfeil plötzlich die Orientierung und zeigt genau in die andere Richtung! Das ist keine Zauberei, sondern Physik des Lichts. Die Lichtstrahlen werden beim Durchgang durch das leere Glas kaum abgelenkt. Mit Wasser sieht das schon ganz anders aus. Die Lichtstrahlen werden nun beim Durchgang durch das gefüllte Glas stärker gebrochen. Das bewirkt, dass die Lichtstrahlen, die vom Ende oder von der Spitze des Pfeils in das Auge gelangen, sich kreuzen und nun genau umgekehrt auf die Netzhaut gelangen. So dreht sich der Pfeil um!

Benötigtes Material: eine 1-Cent-Münze, eine Pipette oder einen Strohhalm und etwas Leitungswasser.

Träufeln Sie langsam Wasser auf das Geldstück. Den Strohhalm müssen Sie dafür mit dem einem Ende ins Wasser halten und dann auf der anderen Seite mit einem Finger zuhalten. Zum Tropfen hebt man den Finger immer wieder leicht an.

Wie viele Tropfen passen auf das Geldstück, bevor es überläuft?

Die Wassermoleküle stehen miteinander in Verbindung und halten sich fest. In Richtung Luft gibt es aber nichts mehr zum Festhalten. Deswegen ziehen die Wassermoleküle dort nach innen und es entsteht ein halbkugelförmiger Wasserball über der Münze – so wird die Oberflächenspannung sichtbar bis das Wasser überläuft.

Benötigtes Material: ein weißen Teller, etwas Leitungswasser und bunte Schokolinsen.

Legen Sie die Schokolinsen in einem Muster Ihrer Wahl auf den Teller und geben Sie ein wenig Wasser darüber.

Die Schokolinsen verlieren im Experiment ihre Farbe, da diese wasserlöslich sind. Die Farben verteilen sich gleichmäßig in der Flüssigkeit. Dies passiert, weil die Flüssigkeit aus Teilchen besteht, die sich bewegen. Wartet man lange genug, so ist die Farbe der Schokolinsen so gleichmäßig verteilt, dass nur noch ein schmutziges Farbgemisch zu sehen ist.

Benötigtes Material: ein Glas, ein paar Rosinen, Sprudelwasser und los geht‘s.

Geben Sie ein paar Rosinen in das Glas und gießen Sie Sprudelwasser drauf.

Die Rosinen sinken im Sprudelwasser herab. Gasbläschen sammeln sich an den Rosinen. Die Rosinen werden durch die Gasbläschen nach oben getragen. Die Gasbläschen platzen an der Wasseroberfläche und die Rosinen sinken herab. Der Tanz beginnt von Neuem. Bis nicht mehr genügend Gasbläschen im Wasser vorhanden sind.