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Spannende Luftexperimente mit den Forschern der Klasse 1b


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Versuch 8
Was fällt schneller?


"Mein Freund sagt, dass 2 gleich große Stücke Papier unterschiedlich schnell auf den Boden fallen, je nachdem, ob das Papier zusammengeknüllt ist oder nicht!"

Du brauchst:

1 Ball aus zerknülltem Papier, 1 Ball aus zerknüllter Alufolie, 1 Ball aus Knetmasse (alle 3 Bälle etwa gleich groß!)

Ein unzerknülltes Blatt Papier

Das tust du: Lasse die 3 Kugeln gleichzeitig aus etwa 2 Metern Höhe fallen.Welche landet zuerst am Boden?

Lasse jetzt das unzerknüllte Blatt Papier und eine Papierkugel aus einem gleich großen Papierblatt zu Boden fallen.

     

Ergebnis und Erklärung:

Alle 3 Kugeln kommen gleichzeitig unten an. Es kommt nur darauf an, wie stark die Luft bremst, nicht wie schwer die Kugeln sind. Da alle 3 Kugeln die gleiche Form haben, werden sie auch gleich stark gebremst.

Die Papierkugel fällt schneller zu Boden als das Blatt Papier, weil die Luft das Blatt stärker als die Kugel bremst (größere Angriffsfläche).

V8

Als Ergänzung zu dem obigen Versuch haben wir, die Klasse 1b des Schuljahres 2008/2009, noch untersucht, ob mit Gas gefüllte Luftballons auch gleichzeitig zu Boden sinken.

Dazu haben wir eine Flasche mit einer Tasse Essig (oder verdünnter Essigessenz) gefüllt und 2 Esslöffel Backpulver dazugekippt. Schnell muss ein Luftballon dicht über die Flaschenöffnung gestülpt werden.
In der Flasche beginnt das Gemisch sofort zu schäumen. Es entsteht Kohlendioxid, das den Luftballon aufbläst.
   
Leider hat sich nicht so viel Gas entwickelt, wie wir gehofft haben, und der Luftballon hat sich nur leicht aufgeblasen.
Deshalb haben wir den Versuch mit Brausetabletten (Vitamintabletten vom Discounter) wiederholt. 2 Tabletten wurden etwas zerbrochen und in die Flasche geworfen, darauf 1 Tasse Wasser gekippt. Schnell muss wieder ein Luftballon über die Flaschenöffnung gestülpt werden. Auch dieses Gemisch beginnt sofort zu schäumen, und es entwickelt sich jede Menge Kohlendioxid, das den Luftballon aufbläst, diesmal allerdings bedeutend kräftiger.
   
Jetzt konnten wir endlich unseren eigentlichen Versuch starten. Wir haben den mit Kohlendioxid gefüllten Ballon verknotet und einen zweiten Ballon mit einer Luftpumpe so weit aufgepumpt, dass er genauso groß war.
Wir wussten, dass Kohlendioxid schwerer ist als "normale" Luft.
Welcher Ballon würde jetzt wohl, wenn man beide gleichzeitig loslässt, zuerst am Boden ankommen?

Der etwas schwerere, mit Kohlendioxid gefüllte, oder der etwas leichtere, mit "normaler" Luft gefüllte Ballon?
   
Wir haben den Versuch ein paar Mal durchgeführt, und die Luftballons sind fast immer gleichzeitig am Boden angekommen (es ist gar nicht so einfach, beide Ballons in gleicher Höhe gleichzeitig loszulassen!).

Unsere Beobachtungen haben wir auch Herrn Dr. Axel Werner vom Exploratorium in Potsdam geschickt  www.extavium.de  , der allerdings der Meinung ist, dass der "schwerere" Kohlendioxidballon schneller am Boden ankommen muss.

Wir haben daraufhin von Herrn Dr. Werner den Tipp erhalten, mehr Brausetabletten aufzulösen, damit noch mehr Gas entsteht und der Luftballon dadurch noch größer aufgeblasen wird. Außerdem wäre es gut, die Fallhöhe zu vergrößern.

Nach dem Wochenende haben wir diese Tipps angewendet. Mit mehr Brausetabletten wurde der Ballon tatsächlich noch viel größer und enthielt jetzt viel mehr Kohlendioxid (CO2). Auch eine Stelle im Treppenhaus haben wir gefunden, von der aus die Ballons einen weiten Weg nach unten hatten:

   

... und das Ergebnis?

   

Der gelbe Ballon (das ist der mit dem etwas schwereren Kohlendioxid gefüllte) trifft tatsächlich früher auf dem Boden auf.

Das heißt, unsere Feststellung, dass Gegenstände immer gleich schnell zu Boden fallen, auch wenn sie unterschiedlich schwer sind, gilt nur bei schweren Gegenständen (viel schwerer als Luft).
Bei unserem ersten Versuch war jedoch so wenig Gas im Ballon, dass das Gas gar keinen Einfluss auf den Fall hatte, weil die Ballonhülle im Vergleich dazu viel schwerer war und überwog.

Bei Gasen, die ja fast genauso schwer wie Luft sind, kommt noch eine 2. Kraft ins Spiel, nämlich der "Auftrieb" der umgebenden Zimmerluft. Der bremst die leichten, mit Luft oder Kohlendioxid gefüllten Ballons, unterschiedlich stark, so dass sie eben nicht gleichzeitig am Boden ankommen. Das täten sie nur, wenn sie im "Vakuum" fallen gelassen würden, dann gäbe es keinen Auftrieb in der Luft.

Vielen Dank für die Anregungen an Herrn Dr. Werner!

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