Donnerstag, 24. Juli 2014

Bastelwochenende mit den Neffen

Letztes Wochenende wollte ich mich auf meinen Neffen-Besuch ordentlich vorbereiten. Ich bestellte bei Opitec einige Bausätze und freute mich auf ein Bastelwochenende.
Die Lieferung kam schon am nächsten Tag nach der Bestellung! Voller Neugier öffnete ich das Päckchen und wurde stark überrascht. Die Bausätze waren nicht für "Weichlinge". Eigentlich waren die Bausätze nicht mehr, als die abgepackten Materialien, aus denen man die Modelle mit viel Fleiß und Handarbeit fertigen könnte. Man könnte die Materialien auch genau so gut in einem Baumarkt kaufen können. Nur der Preis, für den Opitec die Bausätze verkauft (eher verschenkt), würde nicht mal für die Fahrt zum Baumarkt ausreichen.

Wer vorgefertigte, ausgeschnittene Bauteile erwartet, sollte doch lieber weiter bei LEGO bleiben. Bei der Bestellung der Bausätze sollte man auch genau gucken, welche Instrumente fürs Zusammenbau benötigt werden.

Nach der Ankunft bei meinen Neffen (400km entfernt von uns) ging's am nächsten Tag los. Als erstes Modell haben wir das Mausefallenfahrzeug uns vorgenommen. Das Holz und die Spanplatte für das Rad ist bei dem Modell Balsa. Bei meinem 14-Jährigen Neffen dauerte das Zusammenbau einen ganzen Tag. Das Aufwändigste war es, die Räder auszuschneiden. Auch mit einer Dekupiersäge brauchten wir etwa zw. 2 - 3 Stunden dafür.
Bei der ersten Probefahrt würden wir alle belohnt. Auch auf dem Pflasterstein-Boden fuhr das Auto eine leichte Steigung hinauf. Auf einem glatten Boden schafft das Auto die Entfernung von18 Meter.

Als nächstes kam das Luftkissenfahrzeug dran. Diesem Modell aus Hartschaumstoff war nicht mal in einer Stunde gebaut. Nach einer Stunde, als der Kleber trocken war, wurde das Fahrzeug getestet.
Auch ohne Dichtung aus Folie hebte das Fahrzeug auf dem Pflasterstein ab  und fuhr fort. Auf dem Laminatboden wäre die Folienabdichtung völlig überflüssig. Die haben wir auch ausgelassen. Das Prinzip vom Luftkissenfahrzeug war für die Kinder einleuchtend. Die Hebe- sowie Fahrtfähigkeit hat alle meinen früheren Modelle aus Schuhkarton und Styropor bei weitem überstiegen.

Vor dem Aufbau sollte man die Kinder jedoch darauf vorbereiten, dass es sich dabei um ein Funktionsmodell handelt. Meine Neffen waren etwas verblüfft, als sie in der Packung keine Fernbedingung fanden. Ebenso war es für sie nicht sofort einleuchtend, warum die Batterie nicht "mitfliegen" darf, sondern in der Hand gehalten wird.

Das Periskop ist wahrscheinlich das einfachste Modell, das es bei Opitec gibt. Das Aufbau dauerte kau eine halbe Stunde.
Der Spaßfaktor ist groß, trotz der Einfachheit und dem kleinen Preis. Dieses Modell würde sich zu einsteigen in das Basteln auch bei den Vorschulkindern eignen.

Meine Nichte (11) baute zwischendurch die Solar-Sonnenblume. Es hat alles ebenfalls reibungslos funktioniert. Nach knapper Stunde stand die Blume schon im Garten und hat fleißig gedreht.
Quelle: Opitec.de

Bei den Solarmodellen macht es mir immer eine besondere Freude, die zwei immer wieder gestellten Fragen zu beantworten, bzw. die Aussagen zu bestätigen:
"Ja richtig, sie dreht sich nur von der Sonnenenergie",
"Ja richtig, wenn sie nicht gerade kaputt geht, wird sie sich ewig drehen, solange die Sonne scheint"

Donnerstag, 3. Juli 2014

Bastle ein Kaleidoskop, aber nicht mir der Alu-Folie

Ich fand die Anleitung bei TK sehr interessant, und wollte sie ausprobieren. Es ist immer ratsam, die Bastelsachen erst selbst ausprobieren, bevor man die Kinder zum Basteln an den Tisch holt.
Das Ausschneiden und das Zusammenkleben dauerte etwa 15 Minuten. Leider erst beim Ausschneiden habe ich die Anleitung genauer gelesen und festgestellt, dass auf dem Bild die Spiegelfolie abgebildet war. Ich dachte erst, das wäre die Alu-Folie.
Natürlich hat es mit der Alu-Folie nicht funktioniert. Das Bild wird nicht in den Wänden gespiegelt.
Anscheinend bin ich nicht der erste, der an der Spiegelfolie sparen wollte. Deshalb will ich hier vor dem Misserfolgserlebnis warne.
Ansonsten wäre es ein interessantes kleines Projekt, auf das ich noch zurück komme.
Fertiges "Kaleidoskop"

Ein Blick hinein




Montag, 30. Juni 2014

Eine funktionierende Luftballon-Rakete

Die Luftballon-Rakete ist ein sehr interessantes Experiment, mit dem man die Kinder unterschiedlicher Altersgruppen begeistern kann. Je nach Wissensstand und dem Kontext könnte man einige Naturgesetze und Phänomene dabei erklären. Mit den kleinsten Forschern könnte man die Gummibärchen auf die Reise schicken. Mit den Größeren könnte man den Rückstoßprinzip, den Luftdruck, die Reibungskraft, das Bernoulli-Gesetz, etc. besprechen.

Ich wollte dieses Experiment bei zwei Events vorführen und habe das am öftesten in den Experiment-Büchern oder im Internet zu findende Modell ausprobiert:
Quelle: http://www.leifiphysik.de
Das obere Bild beschreibt zwar das Prinzip ganz gut, hat sich jedoch in der Praxis nicht bewährt.
Es ist nicht leicht, ein aufgeblasenes Luftballon mit einer Hand am Trinkhalm mit der Klebeband zu befestigen. Zum Starten sind schon mal 4 Hände erforderlich. Ein nicht aufgeblasenes Luftballon kann man nicht mit dem Halm verkleben, da der Trinkhalm beim Aufblasen sich verbiegt und sich nicht mehr leicht an der Schnur bewegt. Außerdem, neigen die Klebebandstreifen dazu,  sich beim Schrumpfen des Luftballons zu lösen.

Es stand für mich schon mal fest:
  1. Der Trinkhalm, der an der Schnur gleitet, sollte an einem festen, leichten Material befestigt werden.
  2. Die Luftballon sollte mit dem Trinkhalm an einer Stelle verbunden werden, die sich nicht dehnt und nicht schrumpft.
  3. Zum Aufblasen und für die Richtungswechsel sollten die Luftballon und der Trinkhalm an der Schnur leicht trennbar sein.
Nach einigen Experimenten kam ich erst auf folgendes Modell:

Der Hals des Luftballon wird mit einem abgeschnittenen Teil vom Trinkhalm verbunden. So haben wir schon mal eine Befestigungsstelle am Luftballon, die nicht schrumpft.
An einem Styroporstück wird ein weiteres Trinkhalm fest mit dem Klebeband verklebt. An dem Gummiring wird wird dann der Luftballon in die gewünschte Richtung befestigt.

Das war schon ganz brauchbar. Die Rakete sauste gleichmäßig der Schnur entlang und schaffte etwa 8-10 Meter.
Leider war es für die Kleinkinder doch nicht so einfach, den Trinkhalm vom Luftballon mit dem Gummiring zu spannen. Das Ziehen am Gummiring erforderte bei den Kindern die ganze Aufmerksamkeit, so dass der Faden gelegentlich mitgezogen und gerissen wurde.

Schließlich kam ich auf die Idee, anstatt des Gummiringes einen weiteren Trinkhalm unten zu befestigen. Einen, der vom Durchmesser etwas kleiner als der am Luftballon ist.
So kann man den aufgeblasenen Luftballon sehr leicht durchs Ineinanderstecken beider Trinkhalme mit dem Styroporteil verbinden:

Gerade beim Schreiben fällt mir ein, statt des unteren Trinkhalms könnte man noch besser einen Zahnstocher nehmen können.

Viel Spaß beim Vorführen!



Mittwoch, 7. Mai 2014

Erste Bestellung bei OPITEC

Meine erste Bestellung von OPITEC ist nun angekommen. Solarmotoren, Solarzellen Zahnräder und einiges mehr. Alles Bestellte war dabei, die Rechnung lag auch bei. Kann man nicht meckern, ich war begeistert.

Am meisten war ich auf die TechCard gespannt. TechCard ist ein System aus Karton, Holz und Plastik, mit dem sich sehr schnell Funktionsmodelle realisieren lassen. Preislich liegen solche Modelle im Bereich ab unter 1 Euro, was TechCard für mich sehr attraktiv zum Ausprobieren macht.
Das Hauptelement bilden die Lochrasterkarten und -streifen - wie bei vielen Metallbaukästen. Statt den Schrauben kommen Verbindungselemente aus Plastik zum Einsatz. Für fahrende Modelle gibt es Räder aus Papier oder Holz und die 4mm Achsen aus Holz.
Das teuerste an dem System sind die Verbindungselemente aus Plastik (17Eur/200St.), wobei man auch ohne sie auskommt. Ein Tesafilm oder noch besser doppelseitiger Klebestreifen tun es auch. Mit den Plastikteilen werden die Modelle zwar sehr schnell aufgebaut, aber zum Abbauen braucht man deutlich mehr Kraft und einen Spitzen Gegenstand. Ansonsten kriegt man sie nicht auseinander. Somit scheiden sie für die Bastelarbeiten mit den Kindern aus.

Zum ausprobieren habe ich gleich ein Propellerfahrzeug gebastelt, was nicht mehr als 15 Minuten gedauert hat. Mein Fazit: OPITEC ist jetzt bei mir zum Bestellen von Bastelbedarf die erste Adresse.





Montag, 21. April 2014

Kinderkurs Vorbereigung. Experimente.

Luft

L001 Zwei Luftballons verbinden

http://www.kids-and-science.de/experimente-fuer-kinder/detailansicht/datum/2009/10/21/zwei-luftballons-verbinden-was-passiert-nach-dem-druckausgleich.html

L002 Luftströmung

Mit Windstärkemesser/Anemometer werden die Strömungen aus unterschiedlich breiten Öffnungen des Luftballons gemessen. Je Smaller die Öffnung, desto schneller sollte die Geschwindigkeit sein.

L003 Bernoulieffekt

http://www.kids-and-science.de/experimente-fuer-kinder/detailansicht/datum/2009/08/11/der-bernoullieffekt-mit-2-tischtennisbaellen.html
Zwei Styroporbälle so aufhängen, dass sie nebeneinander nur in eine Richtung schaukeln können, und zwar zu einander. Mit einem Ventilator in der Mitte zwischen den Bällen einen Luftstrom erzeugen. Davor werden die Kinder gefragt, in welche Richtung die Bälle sich bewegen würden -  zu oder gegen einander.

Weitere Erscheinungen und Nutzen (Fliegen) diskutieren.
http://www.planet-schule.de/warum/fliegen/themenseiten/t4/s3.html

L004 Holzstab brechen (Luftdruck)

http://www.kids-and-science.de/experimente-fuer-kinder/detailansicht/datum/2009/08/11/ein-holzstab-zerbricht-wider-erwarten.html

L005 Unterdruck
Eine Plastikflasche mit einem kleinen Loch knapp über dem Boden mit Wasser füllen, das Loch erst zu machen.
Die Flasche verschließen, auf den Tisch stellen.
Was passiert, wenn das Loch geöffnet wird? Das Wasser fließt nicht, oder es kommt nur ganz wenig Wasser aus dem Loch raus. In der Flasche entstand ein Unterdruck, der das Wasser hält. Macht man die Kappe auf, fließt das Wasser.

Statische Ladung

Experiment SL001

 Ein Trinkhalm wird horizontal so befestigt, was es sich auf einer Achse möglichst frei drehen kann (evtl. auf einem Faden). Mit einem statisch aufgeladenen Gegenstand wird das Trinkhalm ohne Berührung gedreht.

Experiment SL002 - Schwebender Ring

Ein Ring ausgeschnitten aus einer Mülltüte schwebt über einem aufgeblasenen Luftballon. Funktioniert sehr gut! Der Ring sollte etwas kleiner als der größte Umfang des Luftballons sein.
http://www.stevespanglerscience.com/lab/experiments/static-flyer-flying-bag

Elektrizität

E001 Leitfähigkeit

Es wird mit einfachem Durhgangstester bestehend aus Lampe und Batterie die Leitfähigkeit unterschiedlicher Materialien untersucht:
Metalle: Eisen, Zink, Kupfer, Alluminium (Folie)
Nichtmetalle: Plastik, Holz, Papier, Isolierband
Leitende Nichtmetalle: Graphit, Salzwasser
Halbleiter: Diode
Bruchstelle - Lackiertes Kupferdraht,

Experiment E003 Lorenzkraft (Gummibärchenschaukel)

Eine Spule wird über einem Magneten aufgehängt. Wenn durch die Spule Strom fließt, bewegt sie sich.

Experiment E004 Zitronenbatterie

Kupfer und Zinknägel/-dräte in einer Zitrone/Kartoffel erzeugen Strom

Experiment E005 Salzwasserbatterie

Kupfer und Aluminiumplatten im Salzwasser erzeugen Strom

Magnetismus

MA001 Magnet selbst erstellen

Ein metalischer Gegenstand (Stab, Schraubenzieher) wird mit einem Magneten in eine Richtung 50 mal entlang gestrichen. Danach ist der Gegenstand magnetisch. Als Spiel könnte man testen, wer in gleicher Zeit einen Stärkeren Magnet macht. Je mehr man streicht und weniger schlägt, desto stärker ist das Magnet.

MA002 Kompas selbst erstellen

EinMagnet in einer nichtmetalischer Wasserschüssel.

MA003 "Wassersegel" - Diamagnetismus

Auf kleinem Styroporschiff wird in de Mitte ein Rohr (Reagenzglass, Trinkhalm) gefüllt mit Wasser befestigt. Im größeren Schüssel Wasser wird mit einem starken Magnet das Schiff bewegt, indem man das Magnet nah am Röhrchen halt (jedoch ohne es zu berühren!). Kein Teil vom Schiffchen ist magnetisch. Welche Kraft wirkt auf das Schiffchen, so dass es vom Magnet weg geschubst wird? Es ist das Wasser. Wasser ist diamagnetisch, d.h. es wird aus dem Magnetfeld herausgedrängt. Dieses Versuch ist eine Warnung vor dem MRT. In MRT werden Magnetfelder von ca. 1 bis über 9 Tesla erzeugt. Zum Vergleich Magnetfeld der Erde liegt im Bereich micro-Tesla. Da der Körper zu 80% aus Wasser besteht, wird jede einzelne Zelle "gezerrt".




Kinderkurs Vorbereitung Teil III

Plan für die Durchführung

Begrüßung. Kursvorstellung.
Vorstellungsrunde mit Fadenknäul.

Alles geht nur mit Energie - Leben, Bewegung, Bauen. Energie gibt es in Unmengen, nur nicht immer da und dann, wenn man sie braucht. Sonne - liefert 10 tausend mal mehr Energie, als die Menschheit braucht - Leider nicht Nachts. Ein einziger Blitz würde das Energiebedarf eines Hauses für mehrere Wochen decken - aber man kann einen Blitz nicht einfangen. Die verfügbare Energie zu speichern, ist eine der größten Herausforderungen für die Menschheit.
Frage: Wie kann man die Energie Speichern?
 Antworten werden Notiert und kurz diskutiert.
Mit unserer ersten Aufgabe werden wir lernen, die Energie auf eine ganz einfache Weise zu speichern und zu nutzen - Luftballon zeigen.
Luftballonseilbahn erklären.
Die Kinder werden gebeten, beim Aufbau des Seils zu helfen. Die fertige Rakete wird demonstriert. 
Frage: Wie funktioniert das? Raketenprinzip erklären.
Basteln: Kinder basteln jeder eigene Luftballonseilbahn, spannen Seile auf, lassen die Raketen fahren. Es werden unterschiedliche Öffnungen ausprobiert.
Spiel: Wessen Rakete fährt am schnellsten/weitesten
Diskussion: Wie gewinnt man dieses Spiel
Frage: in welchem Luftballon ist der Luftdruck größer, in einem kleineren oder größerem?
Experiment: L001 Verbundene Luftballons + Erklärung

Frage: Durch welche Öffnung strömt die Luft schneller durch schmalere oder breitere?
Experiment: L002 Luftströmung mit Erklärung.

Die Erklärung wird vermutlich Stirnrunzeln bringen. Ich als Kind hätte intuitiv auch gedacht - größere Geschwindigkeit - größerer Druck.
Um diese Gesetzmäßigkeit zu verdeutlichen, machen wir noch einige Experimente mit der Luft:
Experiment: L003 Bernoulieffekt.
Diskussion: Bedeutung, Luftfahrt

Zum Spass noch ein letztes Experiment:
Experiment L004 Luftdruck


Nun kommen wir zurück zur Energie.
Frage: Was ist die häufigste Form, in der wir der Energie begegnen? (Elektrische Energie)

Kinder benennen, wie sie die Elektrische Energie zu hause Nutzen: Kinder Lampen, Elektrogeräte, Kochen, ...

Frage: Warum ist die Elektrische Energie von so großer Bedeutung?
-Übertragung, Umwandlung in andere Formen (Licht, Bewegung, Wärme)

Bastelstunde: Für weitere Experimente mit Elektrizität bauen wir unser Experimentierboard.
Experimentierbord wird mit Batterien und Lampe Aufgebaut.
Erklährung zum Stromkreis und den drei Bauelementen - Lampe, Batterie, Schalter.
Frage: Wie kann man diese einfache Schaltung nutzen? (Tischlampe?)
Die Schaltung  kann man auch nutzen um festzustellen, ob ein Material leitfähig ist und ob es eine Bruchstelle im Leiter gibt.
Experiment E001 Leitfähigkeit von Materialen

Frage was passiert in Nichtmetallen? Was ist die Statische Ladung? wie kann man sie feststellen?
Experiment E002 Statische Ladung

Zurück zum unseren Aufbau.
Frage: In welche Energie haben wir hier die elektrische Energie umgewandelt?
Vermutlich ist die Antwort "Licht". Den Kindern helfen auf die Wärme zu kommen durch die Fragen zur Funktionsweise der Glühbirne. Fragen, warum heißt sie "Glüh"-Birne.
Vorbereitung für LED: Die Wärme ist ungewolltes Nebeneffekt/Störfaktor. Wirkungsgrad hinsichtlich der Lichterzeugung ist bei GB sehr niedrig.
Bei LED wird weniger Wärme erzeugt, und somit hat LED einen größeren Wirkungsgrad. Es kommt kurze Beschreibung der Funktionsweise mit dem Hinweis auf Sondermüll und schlechteren Lichtspektrum. Als Anzeige -JA, als Leuchtmittel - JEIN.
Bastelstunde: Auf die Experimentierplatine LED mit Widerstand anbringen.
LED anschließen. Verkehrt anschließen und die richtige Polarität erklären.

Wieder die Erklärungsrunde. Wir haben die el. Energie in Licht und Wärme umgewandelt. Alle unsere Modelle tun irgendwas - Fahren/Schwimmen, sich drehen. Welche Energie werden wir brauchen? (Mechanische/Kinetische Energie)
Frage: Wie wird die Elektrische Energie in die mechanische Energie umgewandelt? (Mit Motor)
Frage: wie funktioniert ein Motor? (Lorenzkraft)
Experiment E003 Eine Gummibärchenschaukel wird aufgebaut
TODO: Experimente mit Magnetismus als Gruppenexperimente
 -Magnet selbst erstelen
 -Elektromagnet
 -Kompass mit Stabmagnet
Ein Motor wird auseinander gebaut und die Bestandteile erklärt.
Bastelstunde: Kinder erweitern die Experimentierplatine mit dem Motor.
Durch Anlegen 1,5/3 V wird die Drehgeschwindigkeit gemessen. Durch umpolen wird die Drehrichtungsänderung festgestellt.

Erklärungsrunde: Wir haben die Elektrische Energie nun in Licht, Wärme und die Bewegung umgewandelt.
Frage: geht es auch umgekehrt? Kann man Licht, Wäme und Bewegung in elektrische Energie Umwandeln?
Beispiele aufschreiben. Solar, Windräder, Wasserkraftwerke.
Frage: Welche Energie kann man noch in die el. Umwandeln? (Chemische) Den Kindern helfen und fragen, wie Funktioniert eine Batterie?
Experiment E004 E005 Zitronenbatterie/Salzwasserbatterie
Zwei Gruppen bauen getrennt die Experimente auf, und führen sie einander vor, mit der Erklärung.





Mittwoch, 16. April 2014

Kinderkurs Vorbereitung Teil II

Auswahlkriterien für die Experimente

Sicherheit

Eine unter Strom leuchtende Salzgurke oder die Mehlexplosion mögen spektakulär aussehen. Solche Versuche sind jedoch für Kinder nicht geeignet. Zum einem will ich, dass die Kinder die Versuche selbst zu Hause oder in der Schule nachbauen können. Deswegen werde ich auf Feuer, gefährliche elektrische Spannungen sowie auf giftige oder ätzende Stoffe verzichten.

Didaktisches Nutzen

Die Experimente sollen im Idealfall das gelernte in der Schule vertiefen und veranschaulichen. 

Einfachheit

Wie bereits oben erwähnt, die Kinder werden motiviert, die Versuche selbst durchzuführen. Deshalb werden die Versuche aus einfachsten Mitteln bevorzugt.