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  • Physik

    • Wir schicken einen Rennwagen mit Elektromotor an den Start - betrieben mit Batterien aus Zitronensaft und Kupfer- oder Magnesium-Elektroden. Eine Strecke von 200 Metern soll er bewältigen. Ob das zu schaffen ist?

    • Eine Batterie lässt sich aus Kohle, Metall, Papier, Flüssigkeit und Draht basteln. Unser Team belädt einen Anhänger mit solchen Batterien, um damit eine richtige Lokomotive anzutreiben. Die Lok ist zwar klein aber richtig schwer. Kann sie mit diesem Antrieb auf große Fahrt gehen?

    • Ein Solarballon in Form eines Wals: Wenn die Sonne ihn erwärmt hat, soll er mit Ballonfahrerin aufsteigen. Wird die Kraft der Sonne dafür reichen?

    • Ein schwerer japanischer Sumoringer wird an einem mit Deckel versehenen Glas in die Höhe gezogen. Die Kraft des Luftdrucks entscheidet, ob der Ringer schwebt oder abstürzt.

    • An den Seiten eines Buches ziehen wir einen Sumoringer in die Höhe. Die Reibungskräfte der ineinander verschränkten Buchseiten sollen ihn in der Luft halten. Wird er schweben oder zu Boden stürzen?

    • Pumpen wir mit einer Luftpumpe Luft in einen Ball, entsteht ein hoher Druck in der Pumpe, denn die Luft wird beim Pumpen komprimiert. Diese Druckluft wollen wir nutzen, um ein Auto zum Fahren zu bringen.

      Schlagworte: Luft, Luftdruck, Pumpe
    • Wenn sich ein gedehntes Gummiband wieder zusammen zieht, übt es Kraft aus - Spannkraft. Mit der Spannkraft gebündelter Gummibänder wollen wir einen Propeller starten: Als Erstes gilt es, Tausende von Gummibändern zusammenzuknüpfen…

    • Kamele besitzen große, flache Sohlen, die das Körpergewicht hervorragend verteilen. Unser Eiertest soll zeigen, wie gut diese Gewichtsverteilung tatsächlich ist: Ein Kamel wird auf 500 Eier gestellt.

    • Wer etwas Schweres anheben möchte, braucht starke Muskeln – oder einen Flaschenzug. Was aber, wenn ein Klavier zu stemmen ist und nur ein einzelner Mann am Zugseil steht? Wird er es schaffen, das Klavier hochzuziehen, nur mit Hilfe mehrerer Flaschenzüge?

      Schlagworte: Gewicht, Kraft, Seil, Ziehen
    • Der Schal einer Dame klemmt fest unter dem Rad eines Lastwagens. Kann ein einzelner Mann, nur mit Hilfe eines Hebels, einen so gewichtigen Wagen anheben?

    • Was passiert eigentlich, wenn ein 139 Meter hoher Stahlturm von der Sonne erwärmt wird? Mit Thermometern messen wir, wie sich die Temperatur am Turm im Laufe eines Tages verändert. Außerdem benutzen wir ein spezielles Messgerät, um jeweils die genaue Höhe des Turms zu ermitteln.

    • Unterschiedliche Magnetpole ziehen sich an, gleiche Pole stoßen sich ab. Diese Abstoßungskraft werden wir nutzen: Wir wollen eine mit Magneten bestückte Platte über einer zweiten, ebenso bestückten, Platte schweben lassen – wie einen fliegenden Teppich.

    • Eine Glühbirne soll mit Hilfe des Erdmagnetfeldes zum Leuchten gebracht werden. Dazu schwingen unsere Leute Drahtseile entlang der Magnetbahnen. Können wir Kräfte der magnetischen Pole der Erde so nutzen, dass unsere Glühbirne angeht?

    • Wir erhitzen Wasser in einem verschlossenen Rohr: Großer Druck entsteht. Wenn wir das Rohr öffnen, wird das Wasser zu Dampf und dehnt sich explosionsartig aus. Ob wir mit Hilfe einer solchen Dampfexplosion einen Ball aus dem Rohr herausschießen können?

    • Professionelle Sänger und Sportler versuchen mit bloßer Stimmgewalt ein Glas zerspringen zu lassen. Ob sie das schaffen?

      Schlagworte: Glas, Klang, Stimme, Ton, Tongenerator
    • Als Wettermoderator kennt sich Sven Plöger bestens mit Wind aus. Windkanäle, in denen Orkanwindstärken erzeugt werden können, faszinieren ihn. Ob man in so einem Windkanal wohl „fliegen“ kann? Sven Plöger probiert es aus.

      Schlagworte: Fliegen, Luft, Turbine
    • Wir wollen mit einer schönen Unbekannten telefonieren. Die Ausrüstung: zwei Becher und eine sehr lange Schnur. Die Verbindung kommt nur zustande, wenn Becher und Schnur die Stimmen übertragen können. Und bis es soweit ist, geht so einiges schief.

    • Kann man mit Eis Feuer machen?

      Dass man mit einer Lupe Feuer machen kann, ist bekannt. Dabei wird das Sonnenlicht im Brennpunkt der Linse gebündelt, das Papier dahinter fängt durch die entstandene Hitze Feuer. Aber funktioniert das Ganze auch mit einer Linse aus Eis? Denn: Feuer und Eis sind doch Gegensätze. Planet Schule macht das Experiment mit einer selbst gebauten Eis-Linse.

      Im Brennpunkt der Linse entsteht Feuer

      Folgende „Zutaten“ sind für das Feuer-Eis-Experiment notwendig: eine Lupe aus Eis, brennbares Material wie Papier, trockene Äste oder Blätter und natürlich Sonnenlicht. Ohne das geht gar nichts. Hält man ein Lupenglas zwischen Sonne und ein Stück Zeitungspapier, so fällt ein heller Fleck auf dem Papier auf. Mithilfe der Lupe werden die Sonnenstrahlen konzentriert und gleichzeitig wird Hitze gesammelt. Die Energiedichte des Lichtes steigt. Und noch etwas fällt auf: Verändert man die Entfernung von Lupe und Papier, wird der helle Lichtfleck je nachdem größer oder kleiner. Erst wenn der Punkt sehr klein ist, beginnt die Zeitung zu qualmen. Dieser Punkt heißt Brennpunkt. Hier kreuzen sich die Sonnenstrahlen, die parallel zur optischen Achse einfallen. Die Linse „verbiegt“ quasi das parallel einfallende Sonnenlicht.

      Ohne Lupe, Brennglas oder Linse kein Feuer

      Doch warum muss es eine Lupe sein? Vielleicht tut es auch ein durchsichtiges Glas? Die Antwort lautet nein. Das Glas muss eine besondere Form aufweisen: In der Mitte ist es dicker als am Rand. Diese Wölbung der Linse ist der Grund dafür, dass Sonnenstrahlen gebündelt werden können. In der Optik heißt eine solche Linse auch Sammellinse oder Konvexlinse. Oft spricht man auch von Brennglas, da das Glas einen Brennpunkt liefert. Linsengläser sind beispielsweise Lupen, Brillengläser, Objektive oder Ferngläser. Fest steht: Damit Feuer entstehen kann, muss die Linse durchsichtig und gekrümmt sein. Aber muss sie auch zwingend aus Glas bestehen? Oder kann man auch mit einer Linse aus Eis Feuer machen?

      Das Experiment: Feuer machen mit einer Lupe aus Eis

      Für das Experiment wird ein 200 Kilo schwerer Eisblock mit einer Kettensäge und einem Schaber bearbeitet. Nach einer Stunde ist aus dem Eisblock eine gigantische Lupe aus gefrorenem Wasser entstanden. Gut poliert wird sie schräg gegen die Sonne gestellt, das Brennmaterial dahinter positioniert, der Brennpunkt justiert. Und tatsächlich: Nach kurzem Zündeln fängt das Brennmaterial Feuer. Eis taugt folglich genauso wie Glas als Material für eine Linse.

      Tipps für das Experiment mit Brennglas und Feuer

      Wer mit einer Lupe selber ein Feuer machen möchte, der sollte Folgendes beachten. Ein sonniger Tag, am besten um die Mittagszeit, ist Voraussetzung. Bei wolkenverhangenem Himmel funktioniert das Experiment nicht. Außerdem darf es nur im Freien und auf nicht brennbarem Boden durchgeführt werden. Das Experiment funktioniert schneller mit Zeitungspapier, da dieses schon bei 175 Grad brennt, Holz hingegen erst ab 280 Grad. Wie schnell ein Feuer mit einer Linse entfacht wird, hängt also von der Energiedichte ab, die das Brennglas liefert. Außerdem sind die Zündtemperatur des Materials sowie die Wärmeleitfähigkeit am Brennfleck entscheidend.

       

      Schlagworte: Brennpunkt, Licht, Linse, Lupe
    • Ein Windrad dreht sich, wenn sich ein Wärme abstrahlendes Objekt darunter befindet. Die erwärmte Luft steigt nach oben, Aufwind entsteht und setzt das Windrad in Bewegung. Ob wohl auch Körperwärme Aufwind erzeugen kann?

      Schlagworte: Auftrieb, Luft, Wind, Wärme
    • Gebündeltes Licht, das sehr energiereich ist - das ist ein Laserstrahl. Wie vielseitig Laser eingesetzt werden können, zeigt dieser Film.

    • Ein Lied zum Anfassen und immer wieder neu Abspielen ist das Ziel dieses Experiments. Dazu gießen wir die Vibration der Töne in eine Form. Es entsteht eine Welle. Mit einem Wagen, einer selbstgebauten Lautsprecherbox und einer kleinen Nadel wollen wir dieser Welle wieder die ursprünglichen Töne entlocken.

    • Auf einer großen Wand wollen wir einen Regenbogen erzeugen - mit Hilfe der Sonne und mit Glasperlen statt Regentropfen. Wenn das gelingt, sollen unsere Leute über diesen Regenbogen spazieren - ein ehrgeiziges Vorhaben!

      Schlagworte: Licht, Regen, Sonne, Wetter
    • Über einen langen Schlauch sollen zweitausend Liter Wasser von einem Wassertank in einen anderen gelangen und dabei eine Höhe von zehn Metern überwinden. Ob das gelingt?

    • Mit hohem Wasserdruck und einem scharfen Wasserstrahl rücken wir einem Apfel auf die Pelle. Mal sehen, ob er sich zerschneiden lässt.

    • Aus kreisförmig angeordneten Spiegeln bauen wir einen Solarkocher. Die Spiegel bündeln die Sonnenstrahlen auf den Boden einer Pfanne. Ob sich darin ein Steak braten lässt?

    • Ein Team von Radprofis will genügend Strom erzeugen, um ein Karussell in Schwung zu bringen. Ob das mit reiner Muskelkraft gelingt?

    • Wir wollen ein 100 Kilogramm schweres Gefährt in Gang bringen, mit einem Antrieb aus Ballonluft. Dazu benötigen wir sehr viele Ballons und ein ideales Verhältnis von Antriebsluft und Gewicht.

    • Ein langes, schweres Stahlrohr soll zum Wippen gebracht werden. Die erlaubten Hilfsmittel sind ein paar Gasbrenner und mehrere Kugeln, die in das Rohr gefüllt werden. Wir erhitzen eine Seite und lassen die andere abkühlen. Wie verhalten sich dabei die Kugeln und kann dieses Verfahren das schwere Stahlrohr in Bewegung setzen?

    • Viele Menschen wackeln nervös mit dem Knie. Wir wollen die Energie dieser Bewegung nutzen, um 10 000 Leuchtdioden zu betreiben. Ein kleines Plättchen, das wir an den Knien unserer Testpersonen befestigen, soll uns dabei helfen.

    • Einen Elektromagneten selbst zu bauen, ist kein Problem. Aber kann so ein Magnet auch das Gewicht eines erwachsenen Mannes halten?

    • Alles ist fein gerichtet, der Tisch ist gedeckt. Und jetzt: ziehen wir mit einem Ruck die Tischdecke weg. Wie verhindern wir einen Scherbenhaufen?

    • Wir verfolgen den Weg des Lichts vom betrachteten Objekt zur Netzhaut. Dabei wird klar: Vom Augapfel hängt es ab, ob jemand kurz- oder weitsichtig ist.

    • Warum gibt es Ebbe und Flut?

      Ebbe und Flut sind regelmäßig wiederkehrende Wasserbewegungen der Ozeane. Die Ebbe bezeichnet den Zeitraum, in dem das Wasser sinkt, die Flut die Spanne, in der das Wasser steigt. Dies geschieht im Rhythmus von 12 Stunden und 25 Minuten. Dabei senken und heben sich die Ozeane um bis zu 20 Meter. In Deutschland kann man das Phänomen der Gezeiten besonders an den Küsten beobachten: An der Nordsee gibt es innerhalb eines Tages zweimal Hoch- und zweimal Niedrigwasser. Den in Metern gemessenen Unterschied zwischen Hoch- und Niedrigwasser bezeichnet man als Tidenhub.

      Der Mond verursacht Ebbe und Flut

      Der Mond bestimmt mit seiner anziehenden Wirkung auf die Erde die Gezeiten. Dabei wirkt der Mond wie ein Magnet und zieht das Wasser von der Erde weg. Auf der mondzugewandten Seite der Erde entsteht dadurch ein Flutberg, ebenso wie auf der mondabgewandten Seite. Beide Flutberge sind etwa einen halben Meter hoch. Dazwischen liegen zwei Ebbtäler. Innerhalb eines Tages dreht sich die Erde unter den beiden Flutbergen hindurch.

      Anziehungskraft und Fliehkraft bestimmen die Gezeiten

      Verantwortlich für die Entstehung von Ebbe und Flut sind zwei Kräfte: die Gravitationskräfte des Mondes und die Fliehkraft. Beide Kräfte wirken im Zusammenspiel mit dem Erde-Mond-System, das um einen gemeinsamen Schwerpunkt im Inneren der Erdkugel rotiert: Auf der mondzugewandten Seite wirkt die Anziehungskraft des Mondes stärker, auf der abgewandten Seite dominiert die Fliehkraft. Dadurch entstehen auf beiden Seiten der Erde Flutberge.

      Einfluss der Sonne

      Je nach ihrem Stand kann auch die Sonne das Spiel der Gezeiten beeinflussen und die Kraft des Mondes verstärken. Bei Voll- und Neumond wirken Sonne und Mond zusammen: die Folge, es kommt zu starkem Hochwasser, einer so genannten Springtide. Bei Halbmond sind Ebbe und Flut weniger stark ausgeprägt, da die Kräfte von Sonne und Mond in unterschiedliche Richtungen weisen. Dieses Phänomen des „Niedrigwassers“ nennt man Nipptide.

    • Warum wird es jeden Tag hell und jede Nacht dunkel? Und warum sind die Tage bei uns im Sommer länger als im Winter?

    • Bei älteren Menschen sind es vor allem hohe Töne, die nicht mehr wahrgenommen werden. Wir schauen nach, was im Ohr passiert.

    • Warum ist der Himmel blau?

      Betrachtet man den Himmel an einem Sommertag vom Weltall aus, ist er schwarz, das Licht der Sonne gleißend weiß. Von der Erde aus gesehen wirken die Farben anders: Der Himmel ist strahlend blau, die Sonne wirft ein warmes, gelbes Licht.

      Blauer Himmel durch farbiges Licht der Sonne

      Warum der Himmel von der Erde aus betrachtet blau erscheint, liegt an der Beschaffenheit des Sonnenlichtes. Das Licht der Sonne besteht aus einzelnen Lichtstrahlen, die sich wellenartig fortbewegen. Sieht man alle Lichtstrahlen auf einmal, erscheint das Licht weiß. Wird das Licht jedoch abgelenkt, beispielsweise durch ein Prisma, dann werden einzelne Spektralfarben sichtbar wie Rot, Orange, Gelb, Grün, Violett oder Blau. Die Lichtstrahlen der Sonne bestehen somit aus bunten Farben.

      Das Rayleigh-Phänomen erklärt den blauen Himmel

      Auf ihrem Weg zur Erde durchdringen die Sonnenstrahlen die Erdatmosphäre. Diese besteht aus unsichtbaren Gasmolekülen, vor allem aus Stickstoff- und Sauerstoff. Treffen die Lichtstrahlen der Sonne auf diese kleinen Teilchen, werden sie abgelenkt, beziehungsweise gestreut. Da jede Farbe eine andere Wellenlänge hat, ist die Streuung unterschiedlich. Wenn die Sonne hoch am Himmel steht, so ist der Weg, den das Licht durch die Atmosphäre zurücklegen muss, relativ kurz. Es wird vor allem blaues Licht gestreut - der Himmel wirkt blau. Dieses Phänomen wird auch Rayleigh-Streuung genannt. Der Engländer John William Strutt, 3. Baron Rayleigh, entdeckte das physikalische Prinzip, das den blauen Himmel verursacht, im 19. Jahrhundert.

      Rotes Sonnenlicht verursacht Farbe beim Sonnenuntergang

      Zu Sonnenaufgang oder Sonnenuntergang zeigt der Himmel andere Farben als das Blau am Tage. Variationen von Rottönen lösen das Blau ab und auch die tagsüber gelblich wirkende Sonne erscheint rot. Das liegt daran, dass die Sonnenstrahlen morgens oder abends einen längeren Weg durch die Atmosphäre haben, weil die Sonne tiefer steht: Es wird vor allem rotes Licht gestreut. Denn: Die Moleküle fangen nach einer kurzen Strecke das kurzwellige blaue Licht ab; auf der Erde kommen nur noch die langwelligen roten Strahlen an. Dies wird als Sonnenaufgang oder Sonnenuntergang sichtbar.

      Experiment mit Taschenlampe – Sonne und blauer Himmel

      Schüttet man Milch in ein großes durchsichtiges Glas mit Wasser, so kann man die Lichtstreuung des Himmels nachahmen. Die Fettmoleküle der Milch, in der Rolle der Moleküle in der Atmosphäre, streuen das Licht der Taschenlampe. Das Licht erscheint blau, die Lichtquelle erzeugt einen gelblichen Schein wie die Sonne.

    • Ein Bumerang fliegt von selbst wieder zurück – meistens jedenfalls. Wie müssen wir ihn werfen und wie muss er beschaffen sein, damit das klappt? Wir lassen ein extragroßes Exemplar anfertigen, um das Geheimnis des Bumerangs zu lüften.

    • Wie kommt es, dass wir den Mond nicht immer gleich wahrnehmen, dass er sich zum Beispiel manchmal als Neumond, manchmal als Vollmond zeigt? Was haben Sonne und Erde damit zu tun? Das Video erklärt die Zusammenhänge.

    • Die Stimmen von kleinen Jungen und erwachsenen Männer klingen sehr verschieden. Das liegt am Stimmbruch, der in der Pubertät stattfindet. Danach klingt die männliche Stimme dann viel tiefer. Aber was genau passiert eigentlich in dieser Phase und was "bricht" beim Stimmbruch?

    • Saugnäpfe kennt jeder - z.B. von der Fußmatte in der Dusche. Ganz klar eine menschliche Erfindung, ein technisches Patent. Oder vielleicht doch nicht?

    • Was hat das Nördlinger Ries mit der Mondmission zu tun?

      An der Grenze zwischen Baden-Württemberg und Bayern liegt das Nördlinger Ries. Die kreisrunde Region mit einem Durchmesser von etwa 25 Kilometern entstand vor 15 Millionen Jahren. War es ein Vulkanausbruch? Über lange Zeit rätselten Wissenschaftler über die Entstehung dieses imposanten Kraters. 1970 bekam das Ries hohen Besuch aus Amerika: Astronauten der Mondmission „Apollo 14“ nahmen die Region genauer unter die Lupe. Aber warum?

    • Parabolantennen empfangen Radiowellen aus den Tiefen des Alls. Um herauszufinden, wie das funktioniert, lassen wir Bälle in einen Parabolspiegel fallen.

    • Was ist ein Jetstream?

      Ein Jetstream ist ein sehr schneller, bandförmiger Westwindstrom, der Windgeschwindigkei-ten von bis zu 500 Kilometern pro Stunde erreichen kann. Sowohl auf der Nord- als auch auf der Südhalbkugel gibt es Westwindströme, insgesamt zwei Jetstreams auf jeder Halbkugel. Die Westwindströmungen auf der Nordhalbkugel beeinflussen maßgeblich unser europäi-sches Wetter. Flugzeuge aus den USA mit dem Ziel Europa nutzen den starken Rückenwind von West nach Ost regelrecht als „Autobahn“. So können die Fluglinien Zeit und Benzin spa-ren. Doch wie kommt es zu dem Phänomen des „Jetstreams“, auch als „Strahlstrom“ be-kannt?

      Der Jetstream, starke Winde in großer Höhe

      Starke Westwindströmungen treten in großen Höhen von 10 Kilometern in der Troposphäre auf. Sie entstehen dort, wo kalte und warme Luftzellen aufeinander treffen. Der Westwind-strom an der Berührungsstelle von Polar- und Ferrelzelle heißt Polarfrontjetstream, die star-ken Winde zwischen Ferrel- und Hadleyzelle nennt man Suptropenjetstream. Unser Wetter in Europa wird am stärksten vom Polarfrontjetstream beeinflusst. Dieser Strahlstrom verläuft zwischen dem 40° und 60° Breitengrad und zählt zur Gruppe der „geostrophischen Winde“. Der Polarfrontjetstream bildet sich infolge globaler Ausgleichsbewegungen zwischen Hoch- und Tiefdruckgebieten. Dabei fließt warme Luft vom Äquator Richtung Nordpol, die durch die Erdrotation nach Osten abgelenkt wird.

      Beeinflusst die Windrichtung: die Corioliskraft

      Für die Ablenkung der Winde durch die Erdrotation ist die Corioliskraft verantwortlich. Sie ist nach dem französischen Wissenschaftler Gaspard Gustave de Coriolis benannt, der dieses Phänomen im Jahr 1835 als erster mathematisch untersuchte. Am Äquator dreht sich die Erde mit 1670 Kilometern pro Stunde nach Osten, in Richtung der Pole nimmt die Geschwin-digkeit ab. Die Luftmassen, die so vom Äquator zum Nordpol strömen, nehmen den Schwung nach Osten mit und bewegen sich somit schneller als die Erdoberfläche weiter nordwärts. Daher führt die Corioliskraft auf der Nordhalbkugel zu einer Rechtsablenkung der Luftmas-sen; auf der Südhalbkugel zu einer Linksablenkung. Außerdem gilt: Je näher die Winde an die Pole herankommen, desto stärker ist die Ablenkung. Die Corioliskraft ist somit dafür verant-wortlich, dass der Polarfrontjetstream Richtung Osten bläst.

      Verantwortlich für unser Klima in Europa: die Rossby-Wellen des Jetstreams

      In Deutschland kommt der Wind oft aus westlicher Richtung, vom Atlantik her. Er bringt feuchte Luft und sorgt für ein gemäßigtes Klima. Auch das verdanken wir einer Besonderheit des Strahlstroms: Der Jetstream ist kein gleichmäßiges Windband, er mäandert. Dabei ent-stehen großräumige Wellen in der Atmosphäre - sogenannte Rossby-Wellen -, in denen die Jetstreams sich um die Erde herum bewegen. Je nachdem wie die Wellen verlaufen, bilden sich Hoch- oder Tiefdruckgebiete. Sie wandern mit dem Strahlstrom von Westen nach Osten und beeinflussen unser Wetter in Europa.

    • Die Barockzeit war Blütezeit der schönen Künste. Auch in der bildenden Kunst entwickelte man neue Stilrichtungen, die viele Menschen auch heute noch faszinieren. So zum Beispiel die „Trompe-l’Oeil-Malerei“. Aber was bedeutet dieser Begriff überhaupt und welche verblüffenden Tricks kommen dabei zum Einsatz?

    • Können wir Töne unter Wasser hören? Pflanzt sich der Schall dort genauso fort wie in der Luft? Ein Versuch auf dem Meer soll Klarheit bringen. Wir lassen einen Lautsprecher ins Wasser, der einen Ton sendet und ein Mikrofon, das diesen Ton empfangen soll. Der Abstand zwischen beiden beträgt mehr als einen Kilometer. Mal hören, was passiert!

    • In der Strömung von Bächen und Flüssen steckt viel Energie - die ein Flusskraftwerk anzapft. Haushohe Turbinen liefern Strom für hunderttausende Haushalte.

    • Wir wollen wissen, was die Luft aus einem Klassenzimmer wiegt. Wir sammeln die Luft in Plastiktüten ein und versuchen sie zu wiegen. Doch das geht schief. Vielleicht klappt es, wenn wir die Luft komprimieren?

      Schlagworte: Gewicht, Luft, Luftdruck
    • Wasserdruck hat enorme Kräfte. Wir testen die Kraft des Wassers mit einem Motorrad, das dem Druck von 10 000 Meter Tiefe ausgesetzt wird.

    • Die Sonne verwöhnt die Erde mit Licht und Wärme, schickt uns mehr Energie, als wir überhaupt benötigen. Jetzt muss man die Sonnenwärme nur noch einfangen und daraus Strom erzeugen.

    • Das „Mer de Glace“ ist der größte Gletscher Frankreichs und ein beliebtes Ziel für Touristen. Gletscher faszinieren die Menschen schon seit jeher. Aber wie entstehen die imposanten Eisgiganten eigentlich? Und wieso sind sie ständig in Bewegung?

      Schlagworte: Eis, Frankreich, Gletscher
    • Schall braucht ein Medium, um sich auszubreiten. Üblicherweise ist das Luft - aber wie genau funktioniert das eigentlich? Und was passiert im Vakuum? Das erklären die Wissenschafts-Comedians.

    • Kann eine Drehung allein durch Gewichtsverlagerung beeinflusst werden? Wir schicken vier Artisten in die Arena. Wird sich die Drehung eines großen Rads beschleunigen, wenn die Artisten von außen ins Innere des Rades klettern?

    • Wie entstand der Kaiserstuhl?

      Der Kaiserstuhl in der Oberrheinebene im Südwesten Baden-Württembergs ist ein kleines Mittelgebirge Aber wie entstand der Kaiserstuhl eigentlich? Eine Zeitreise mehr als 40 Millionen Jahre zurück zeigt die Entwicklung dieser Region, die eine bewegte geologische Geschichte hat.

    • Der heute 1230 km lange Rhein war ursprünglich gar kein zusammenhängender Fluss und auch kein Alpenfluss - dazu wurde er erst relativ spät im Laufe seiner verwickelten Geschichte! 40 Millionen Jahre hat die Entstehung des Rheins gedauert – und die entscheidende geologische Vorgeschichte beginnt sogar noch früher, vor rund 250 Millionen Jahren.

    • Wie entsteht ein Edelstein?

      Edelsteine sind kostbar und faszinierend. Doch wie entstehen sie? Am Beispiel eines „Amethysten“ zeigt der Film, welche chemischen Prozesse über einen Zeitraum von zehntausenden von Jahren dazu geführt haben, dass sich dieser begehrte, violett glänzende, Stein gebildet hat.

    • Zum Verbrennen ist Erdöl eigentlich viel zu schade. Die Vorräte sind begrenzt und entstehen über lange Zeiträume - unser heutiges Erdöl stammt noch aus Zeiten der Dinosaurier.

    • Wie entstehen Regen und Hagel und welche verschiedenen Arten von Regen gibt es bei uns in Mitteleuropa?

    • Mit Hilfe eines mit Luft gefüllten Ballons kann man nachvollziehen, wie Wind entsteht. Öffnet man den Verschluss des Ballons, strömt die Luft nach außen und kann ein Windrad in Bewegung setzen. Aber was geschieht da genau?

    • Welchen Gesetzen folgen fallende Kugeln? Unser Team beobachtet das Verhalten verschiedener Kugeln und beschließt, mit den gewonnenen Erkenntnissen einen Großversuch zu starten.

    • Erdöl - ein wichtiger Rohstoff und Energieträger. Immer neue Bohrungen sind nötig, damit der Nachschub nicht abreißt. Aber zuerst muss ein Ölkonzern wissen, wo es sich zu bohren lohnt.

    • Schmetterlinge flattern meist so schnell und hektisch über die Wiesen, dass man gar nicht erkennt, wie sie ihre Flügel bewegen. Unsere Zeitlupenkamera macht den Flug verschiedener Schmetterlingsarten sichtbar.

    • Wir planen einen ganz großen Wurf. Von einem fahrenden Lastwagen aus, schleudern wir mit einer Wurfmaschine einen Ball senkrecht und sehr hoch in die Luft. Wird der Ball wieder auf den fahrenden Lastwagen zurückfallen?

    • Zwei Parabolspiegel stehen sich gegenüber. Die Verbindung zwischen den Spiegeln folgt festen Gesetzen. Wie funktioniert die Übertragung von Licht- und Schallwellen?

    • Computertomographen ermöglichen Ärzten dreidimensionale Blicke ins Innere des Körpers. Dahinter stecken ausgeklügelte Röntgentechnik und clevere Computerprogramme.

    • Zur Standard-Ausrüstung jedes Schiffes gehört ein Echolot. Wozu dient das Gerät und was „macht“ es genau?

    • Sprengstoff und Waffen gehören nicht ins Reisegepäck - und der Gepäckscanner ertappt jeden, der es trotzdem versucht. Taschen und Koffer werden dank Röntgenstrahlen zur gläsernen Box.

    • Immer mehr Autos haben Navigationsgeräte, die dem Fahrer helfen, sich zu recht zu finden. Aber wie kann das Navi wissen, wo sich ein Fahrzeug befindet? Worauf stützen sich die „Anweisungen“, die es gibt?

    • Wie funktioniert ein Sonnenkollektor?

      Ein Sonnenkollektor wandelt Sonnenstrahlung in Wärmeenergie um. Sonnenkollektoren sind oft auf den Dächern von Privathaushalten installiert. Mit ihrer Hilfe kann man Wasser er-wärmen oder Heizenergie gewinnen. Solarenergie zählt zu den erneuerbaren Energien und leistet damit einen wichtigen Beitrag für Ökologie und Umwelt.

      Sammelt Sonnenlicht – der Sonnenkollektor

      Doch wie funktioniert ein Sonnenkollektor? Treffen Lichtstrahlen auf einen Körper, dringen sie in diesen entweder ein oder werden reflektiert. Dabei gilt Folgendes: Ein heller Körper reflektiert viel und schluckt wenig Sonnenlicht; ein dunkler Körper reflektiert wenig, absor-biert aber mehr Sonnenstrahlen. Dieses Prinzip macht sich der Sonnenkollektor bei der Wärmegewinnung zu Nutze.

      Wärmeenergie durch Absorber

      Für die private Energiegewinnung werden vor allem Flachkollektoren verwendet. Diese Son-nenkollektoren bestehen aus zwei Schichten: Eine Glasscheibe oben und unten ein Absorber mit einer schwarzen Metallschicht. Darunter fließt Wasser als Wärmeträger. Treffen die Sonnenstrahlen durch die Glasscheibe auf die untere schwarze Schicht, wird beinahe der gesamte Spektralbereich des Lichtes geschluckt. Dabei erwärmen sich der Absorber und das darunter fließende Wasser. Der Absorber ist der wichtigste Bestandteil des Sonnenkollektors.

      Heißes Wasser und Wärme dank Sonnenenergie

      Das hört sich einfach an, hat jedoch einen Haken. Das schwarze Material schluckt viel Strah-lung, strahlt dabei aber auch wieder viel Wärme ab. Um diesen Energieverlust zu reduzieren, besitzt der Solarabsorber eine raffinierte Deckschicht aus besonderem Material. Damit ist der Sonnenkollektor allseitig wärmegedämmt und strahlt nur noch 5 Prozent der Energie wieder ab. Das Ergebnis: Das darunter fließende Wasser erreicht eine Temperatur von 60 bis 80 Grad! In gut gedämmten Leitungen fließt das warme Wasser in einen mit Schaumstoff isolierten Wassertank. Bei Bedarf kann das Brauchwasser aus diesem Wärmespeicher - zumindest in den Sommermonaten – jederzeit für eine warme Dusche genutzt werden.

      Der Umwelt zuliebe: Solarthermie

      Das Prinzip der Solarthermie ist bereits seit der Antike bekannt. Schon der Grieche Archime-des von Syrakus erkannte die Bedeutung von Brenn- und Hohlspiegeln. Der Legende nach soll er mit einem Solar-Spiegel die Flottenverbände der Römer in Brand gesetzt haben – oder zumindest die olympische Fackel. Erst im 18. Jahrhundert erfand der Schweizer Horace-Bénédict de Saussure den Vorläufer heutiger Solarkollektoren. Doch erst mit der Ölkrise in den 70er Jahren des letzten Jahrhunderts begannen Politiker die Solarenergie als ernstzu-nehmende Alternative für herkömmliche Energien zu fördern.

    • Die Geburtsstunde der modernen Astronomie schlägt im 17. Jahrhundert mit der Erfindung des Teleskops: Ein gebogener Spiegel holt ferne Sterne ganz nah heran.

    • Wie auf der Straße, so muss auch auf dem Meer der Verkehr geregelt werden, damit es keine Unfälle gibt. Dazu wird Radar eingesetzt. Aber wie sieht so ein Radargerät aus und was „macht“ es genau?

    • In unserer immer mobiler werdenden Gesellschaft ist Erdöl ein wertvoller Rohstoff, denn aus Erdöl können wir Kraftstoffe für Autos gewinnen. Aber wie lassen sich Benzin und Diesel aus Rohöl - einem Stoffgemisch aus über 500 Komponenten - überhaupt isolieren?

    • Vor 200 Jahren war der Rhein ein wilder, reißender Fluss. Ihn zu zähmen, war Anfang des 19. Jahrhunderts die große Vision des Karlsruher Ingenieurs Johann Gottfried Tulla. Aber wie konnte ein Mammutprojekt wie die „Rheinbegradigung“ damals überhaupt gelingen?

    • Eine Schatzkiste liegt am Grund eines Schwimmbeckens. Unsere Leute wollen sie bergen. Als Hilfsmittel haben sie nur ein mit Luft gefülltes Kissen zur Verfügung. Kann die Auftriebskraft ihnen vielleicht helfen?

      Schlagworte: Auftrieb, Kraft, Luft, Wasser
    • Grillen und Heuschrecken zirpen. Sie verständigen sich also mit Schall, dabei haben sie gar keine Ohren am Kopf. Was ist ihr Geheimnis?

    • Wir wollen wissen: Verändern sich Töne, wenn sie beschleunigt werden – wenn die Tonquelle also zum Beispiel in einem Flugzeug mitfliegt? Oder ist das eine Frage des Standorts? Unser Team gibt alles, um diese bewegende Frage zu beantworten.

    • Elektrostatische Ladung und Toner sind entscheidend, damit ein Kopierer kopieren kann. Ob wir elektrostatische Ladung selbst erzeugen und damit ein Poster drucken können?

    • Sie sind wahre Haftkünstler und gehen glatte Wände hoch - Geckos. Ihr Geheimnis liegt in den Zehen und ist nur mit dem Mikroskop sichtbar.

    • Wie lange braucht das Rheinwasser durch den Bodensee?

      Der Rhein entspringt bekanntlich in den Alpen, fließt in den Bodensee, durch diesen hindurch und auf der anderen Seite, bei Stein am Rhein, wieder heraus. Aber wie lange braucht das Rheinwasser von der Quelle bis zur vollbrachten Seedurchquerung?

      Ein Versuch mit einer Plastikente: Sie wird an der Rheinquelle in den Alpen zu Wasser gelas-sen und auf die Reise geschickt. Verfolgt man die Ente, so müsste man die Zeit stoppen kön-nen, die das Rheinwasser braucht: von der Quelle bis zur Mündung in den Bodensee und durch diesen hindurch bis nach Stein am Rhein, wo der Rhein seinen Weg in Richtung Nor-den fortsetzt. Dafür müsste die Plastikente allerdings einmal durch den ganzen Bodensee schwimmen. Doch wird sie überhaupt in Stein am Rhein ankommen?

      Rheinbrech: Treffpunkt von Alpenrhein und Bodensee

      Die Quelle des Rheins liegt in den Alpen, im Gotthard-Massiv. Dort entspringen Vorder- und Hinterrhein. Der auf zweieinhalbtausend Meter liegende Toma-See gilt offiziell als Rhein-quelle. Das Wasser fließt viele Kilometer durch die Schweiz, bevor es als Alpenrhein bei Hard in den Bodensee fließt. Diese Stelle, an der Alpenrhein und Bodensee aufeinandertreffen, heißt Rheinbrech.

      Das Wasser des Bodensees ist wärmer als das Rheinwasser

      Doch zurück zum Versuch: Am Rheinbrech strauchelt die Plastikente schon, kurz bevor sie überhaupt den Bodensee erreicht hat. Da es nicht weiter geht, wird die Ente aus dem Was-ser genommen und erst hinter dem See wieder in den Rhein hineingesetzt. Doch welchen Rückschluss lässt das Enten-Experiment auf den Weg des Rheinwassers im Bodensee zu? Strömungsforscher Ulrich Lang erklärt, was dort passiert: Das grautrübe Wasser des Alpen-rheins mischt sich nicht sofort mit dem bläulichen Wasser des Bodensees; es setzt sich ab - deutlich sichtbar anhand einer farblichen Trennlinie. Der Grund dafür ist die unterschiedliche Temperatur. Das Wasser des Alpenrheins ist kälter als das des Bodensees. Außerdem enthält das bräunliche Flusswasser gelöste Schwebeteilchen. Beide zusammen, die niedrige Temperatur und die Sedimentfracht, machen das Wasser des Alpenrheins schwerer als das Oberflächenwasser des Sees.

      Das Rheinwasser fließt nicht durch den Bodensee hindurch

      Die Ente kommt genauso wenig voran wie das Rheinwasser. Der Grund: Das kalte Alpen-rheinwasser füllt den Bodensee nur, die Wassermassen wabern im See und fließen nicht durch diesen hindurch. Daher gibt es praktisch kaum Strömung, erklärt Strömungsforscher Lang. Wie schnell sich das Rheinwasser nach dem Rheinbrech im See weiter bewegt, hängt daher von anderen Faktoren ab: Zum Beispiel vom Wind. Im besten Fall würde die Plastiken-te bei starken Herbstwinden in Richtung Westen rund 21 Tage für die Überquerung des Bo-densees benötigen. Im schlechtesten Fall – wenn der Wind abflaut – könnte sie jahrelang auf dem Bodensee herumirren. Ob die Ente dann jemals die Ausmündung bei Stein am Rhein erreichen würde, bleibt offen. Mit der Plastikente ist die Frage, wie lange der Alpenrhein durch den Bodensee fließt, jedenfalls nicht zu lösen.

    • Wir lassen eine Plastikente den Rhein hinunterschwimmen, um herauszufinden, wie lange das Wasser von der Quelle bis zur Mündung braucht. Eine spannende Reise, denn die Ente muss große Herausforderungen meistern: Das Gefälle des Rheins, die Gestalt des Flussbettes und der Wasserstand sind ganz unterschiedlich - je nachdem., auf welchem Flussabschnitt die Ente unterwegs ist.

    • Einen Lichtstrahl wollen wir durch ein Gebäude über mehrere Stockwerke lenken, 350 Meter weit! Die einzigen Hilfsmittel: Laserlicht und Spiegel. Ob das gelingt?

    • Welche Möglichkeiten gibt es eigentlich, die Strömungsgeschwindigkeit in einem Fluss zu messen? Unser Team testet verschiedene Methoden und erläutert, wann welche Methode am besten eingesetzt wird.

    • Flaggenschwenker reihen sich auf einer langen Straße auf. Ein Signal ertönt. Jeder hebt seine Flagge genau dann, wenn er dieses Signal hört. Ob sich der Weg des Schalls so verfolgen und die Schallgeschwindigkeit messen lässt?

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    • Auf zugefrorenen schwedischen Seen rasen sie fast lautlos über das Eis, die "Eissegler" - ohne Boot nur mit dem Segel in den Händen. Möglichst hoch sollen ihre Schlittschuhe sein, damit sie ihr Segel optimal in den Wind stellen können.

      Schlagworte: Eis, Eislaufen, Schweden, Sportart
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    • Manche Objekte oder Lebewesen sind so klein, dass selbst eine Lupe nicht mehr ausreicht, um winzigste Details zu erkennen. Da hilft nur ein Mikroskop! Kriminalbiologe Mark Benecke nutzt es zum Beispiel für die Bestimmung von Fliegenlarven. Aber wie genau funktioniert ein Mikroskop?

    • Eine Lupe ist eine geniale Erfindung. Im Alltag ist sie hilfreich, um Kleingedrucktes zu entziffern. Für Kriminalbiologen wie Mark Benecke ist sie außerdem ein wichtiges Werkzeug am Tatort. Aber wie funktioniert eine Lupe?

    • Im Sonnenlicht wirft ein Turm einen Schatten. Einen Tag lang bleiben wir ihm auf den Fersen und dokumentieren, wie er wandert.

    • Wir wollen einen Elefanten wiegen, indem wir ihn auf ein Floß bugsieren: Mit dem Dickhäuter verändert sich der Tiefgang des Floßes. Ob sich so sein Gewicht feststellen lässt?

      Schlagworte: Waage, Wasserstand, Wiegen
    • Ein Hochzeitskleid wird gemacht. Das Material des Kleides: Salz. Damit das kristalline Kleid entstehen kann, müssen Salzgehalt, Temperatur und Experimentdauer exakt aufeinander abgestimmt werden.

    • Wasserkraft ist eine der ältesten Energiequellen - und dank Klimawandel und Kernkraft-Ausstieg wieder modern. Stauseen können Energie speichern und auf Knopfdruck Strom liefern.

    • Ein Wassertropfen fällt zu Boden. Ein alltäglicher Vorgang. Aber betrachtet man den Tropfen dabei durch die Linse einer Zeitlupenkamera, bietet er ein Schauspiel von majestätischer Schönheit. Beim Aufprall bildet sich eine Krone aus Wasser. Wie muss sie beschaffen sein, damit sie einem König passt?

      Schlagworte: Milch
    • Laser sind inzwischen alltägliche Geräte geworden. Aber wie genau entsteht in diesen Geräten eigentlich der Laserstrahl? Wir zeigen das physikalische Prinzip und die technische Umsetzung.

      Schlagworte: Elektronen, Laser, Licht
    • Um herauszufinden, wieso Windeln große Mengen Flüssigkeit aufnehmen können und trotzdem trocken bleiben, basteln wir eine Riesenwindel. Wir lassen vier Probanden an den Start gehen. Sie sollen pinkeln, was die Windel hält…

    • In der Antike galt die Erde als Mittelpunkt des Universums. Dieses Weltbild hielt sich über hunderte von Jahren, bis es im Zeitalter der Renaissance durch die Berechnungen genialer Mathematiker ins Wanken kam. Einer von ihnen war Johannes Kepler. Was genau hat er herausgefunden?

    • In unserem Experiment schießen wir einen Ball rückwärts aus einem fahrenden Auto. Ball und Auto haben entgegengesetzt gleiche Geschwindigkeit. Heben sich die Geschwindigkeiten gegenseitig auf? Verharrt der Ball in der Luft? Die Hochgeschwindigkeitskamera wird es zeigen…

  • Psychologie

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