Strampeln für Strom | Unterricht GS

Ein Wettbewerb in der Wüste – Kamel gegen Mensch. Das Ziel: leichtfüßig über den Sand schreiten. Der Sieger: eindeutig das Kamel. Dabei bringt es satte 500 Kilogramm mehr auf die Waage als die menschliche Konkurrentin. Das Kamel hat aber einen anatomischen Vorteil: Vier große und flache Sohlen verteilen sein Körpergewicht perfekt. Der zweibeinige, stiefeltragende Mensch dagegen versinkt chancenlos im Sand.
Wie gut ist die Gewichtsverteilung des Kamels wirklich? Der Eiertest soll Klarheit schaffen. Wir stellen das Kamel auf 500 Eier. Bestehen die zerbrechlichen Schalen die Belastungsprobe?

Ein scheinbar ungleicher Kampf. Es treten an: der Sumoringer und ein Glas! Das Ziel: Das Glas soll den schwergewichtigen japanischen Kämpfer freischwebend in der Luft halten. Keine Hilfsmittel erlaubt, nur ein Deckel, der das Glas verschließt. An diesem Deckel wird der Ringer festgemacht. Jetzt hängt es einzig und alleine von der Kraft des Luftdrucks ab, ob der Ringer schwebt oder abstürzt.

Das Geheimnis des Ballonflugs ist heiße Luft. Die Fahrer erhitzen die Luft mit einem Brenner, bis die Füllung ausreichend heiß ist. Dann fliegen sie los. Funktioniert dieser Trick auch mit der Kraft der Sonne? Wir testen das aus, unter extremen Bedingungen. Ein 50 Meter langer Ballon in der Form eines Wals wird gebaut. Erwärmt wird er ausschließlich von Sonnenstrahlen. Die Fahrerin steht schon bereit. Wird der Ballon mit ihr aufsteigen?

Ein Hochzeitskleid soll entstehen. Eine Traumrobe, über und über besetzt mit glitzernden Kristallen. Das Material des Kleides: Salz. Schneeweiß, funkelnd und ausgesprochen schwer zu verarbeiten. Die Salzkörner müssen sich an einem Drahtgerüst anlagern, ein kompliziertes Unterfangen. Temperatur, Mischung und Experimentdauer – alles muss exakt aufeinander abgestimmt sein. Nur so gelingt die perfekte Verbindung. Eine große Herausforderung für das Team.

Zirkusartistin Michiru begeistert mit ihren atemberaubenden Lufttänzen das Publikum. Das Tempo ihrer Drehungen bestimmt sie mit ihrer Körperhaltung. Es scheint ganz einfach: Beine auseinander – langsames Kreiseln, Beine zusammen – schnelle Wirbel. Die Drehgeschwindigkeit hängt also davon ab, wie sie ihr Gewicht verlagert.
Wir wollen wissen, ob das auch mit mehreren Personen funktioniert. Vier Artisten schicken wir in die Arena. Auf einem rotierenden Rad sollen sie von außen nach innen klettern und damit Michirus Gewichtsverlagerung nachahmen. Wird sich das Rad schneller drehen, wenn die Artisten in der Mitte zusammentreffen?

Wer einen Ball in die Luft wirft, möchte ihn wiederhaben. Kein Problem – senkrecht in die Höhe geworfen, kehrt der Ball brav zum Werfer zurück. Das gleiche gilt, wenn der Werfer sich beim Werfen vorwärts bewegt. Selbst in einem rasenden Zug – senkrecht geworfen, fällt der Ball immer wieder in die Hand des Werfers zurück.
Funktioniert das wirklich immer und überall? Wir wollen es wissen und planen den ganz großen Wurf. Von einem fahrenden Lastwagen aus schleudern wir mit einer Wurfmaschine einen Ball senkrecht und sehr hoch in die Luft. Fällt auch dieser Ball wieder zurück auf den fahrenden Lastwagen?

Eine Dame ist in Not. Und nur der richtige Hebel kann sie retten. Was da in die Luft gehoben werden muss, ist aber nicht irgendetwas. Es handelt sich um einen schweren Lastwagen. Unter seinen Rädern hat sich der Schal der Dame verklemmt. Kann ein einzelner Mann, nur mithilfe eines Hebels, einen so gewichtigen Wagen anheben?

Ob sich ein Objekt vorwärts, seitwärts oder rückwärts bewegt oder gar in der Luft stillsteht, ist manchmal gar nicht einfach zu entscheiden. Es ist eine Frage der Perspektive und der Bezugspunkte.
Wir machen ein aufwändiges Experiment, bei dem es gilt, alle Blickwinkel gleichzeitig einnehmen. Mit verschiedenen Kameras verfolgen wir den Flug eines Balls. Er wird mit 100 Kilometern pro Stunde in rückwärtiger Richtung aus einem Auto geschleudert. Auch das Auto fährt 100 Kilometer pro Stunde. In welche Richtung wird der Ball fliegen? Oder wird er gar in der Luft still verharren?

Alles ist fein gerichtet, der Tisch ist gedeckt. Und jetzt: ziehen wir mit einem Ruck die Tischdecke weg.
Kein Überfall von Rowdies, sondern ein physikalisches Experiment. Wir testen die Möglichkeiten und die Grenzen des Trägheitsgesetzes. Das geht nicht ohne Schweben ab, aber schließlich erkennen wir: Es kommt auf die richtige Geschwindigkeit an.

Das Ziel des Billardspiels ist eindeutig: Es geht darum, Kugeln in Löchern zu versenken. Dazu braucht es oft mehr als einen Stoß und mehr als eine Kugel. Trifft eine Kugel die andere, überträgt die rollende Kugel ihre Energie auf die ruhende. In unserem Fall sind 600 Kugeln im Spiel, aufgereiht hintereinander.
Ein Profibillardspieler wurde engagiert. Einmal darf er stoßen. Wird er es damit schaffen, die erste wie auch die letzte Kugel in Bewegung zu setzen?

Ein Pendel schwingt. Hin und her und her und hin… Das ist uns zu langsam. Wir wollen ein schnelles, rasantes Pendel. Aber wie bringt man ein Pendel dazu, so richtig Fahrt aufzunehmen?
Wir starten eine ganze Reihe von Versuchen. Und landen schließlich mit zwei Kränen, mehreren Laserpistolen und einem Riesenpendel in einer Sporthalle. Eine Geschwindigkeit von 100 Kilometern pro Stunde, diese Marke wollen wir erreichen. Dafür geben wir alles.

Können wir mit bloßer Stimmgewalt ein Glas zerspringen lassen? Professionelle Sänger und Profi-Sportler stellen sich dieser Herausforderung. Jeweils drei Minuten lang setzen sie dem Glas mit ihrer Stimme zu. Doch sie alle scheitern; die erste Runde geht an das Glas. Mit entsprechender Technik dagegen klappt es: ein durchdringender Ton – von einem Tongenerator erzeugt – und das Glas zerspringt. Aber worauf kommt es dabei an? Spielen Tonhöhe und Lautstärke eine Rolle oder etwas ganz anderes? Unsere Probanden geben nicht auf. Ob sie es in der zweiten Runde schaffen?

Wir können Schall hören, aber nicht sehen – die Schallgeschwindigkeit ist also eine unsichtbare Größe. Aber können wir sie trotzdem sichtbar machen? Ein Experiment soll Aufschluss geben: 86 Flaggenschwenker reihen sich auf einer 1,7 Kilometer langen geraden Straße auf. Ein Klang ertönt: Jeder hebt seine Flagge genau dann, wenn er diesen Klang hört. So müsste sich der Weg des Schalls verfolgen und die Schallgeschwindigkeit messen lassen. Ob das wirklich funktioniert?

Alle Parabolantennen haben die gleiche Form – die einer Parabel. Sie können Radiowellen aus den Tiefen des Alls empfangen, indem sie die schwachen Signale bündeln. Aber wie funktioniert das genau? Um das herauszufinden, haben wir einen Parabolspiegel im Studio aufgestellt. Wir lassen Bälle in den Parabolspiegel fallen und beobachten, wo diese aufkommen und wohin sie springen. Ob es uns so gelingt, das Geheimnis der Parabolantenne zu lüften?

Sonnenstrahlen können sehr heiß sein, aber sind sie auch heiß genug zum Kochen? Aus vielen kreisförmig angeordneten Spiegeln bauen wir einen Solarkocher. Mit den Spiegeln bündeln wir die Sonnenstrahlen auf den Boden einer Bratpfanne. Ein Drei-Gänge-Menu soll gezaubert werden: Suppe, Gemüse und als Hauptgang ausgerechnet Steak! Um das zu braten, braucht man große Hitze und... Fingerspitzengefühl. Unser Chefkoch hat noch nie mit Sonnenlicht gekocht. Ob ihm das Debüt gelingt?

Fahrradfahren und dabei Strom erzeugen? Keine Frage, denn mit dem Tritt in die Pedale können wir einen Generator antreiben. Aber wie viel Strom lässt sich mit reiner Muskelkraft erzeugen? Gelingt es uns, ein Karussell in Schwung zu bringen? Und die Festbeleuchtung soll auch angehen – insgesamt macht das 3500 Watt. Einer allein wird es kaum schaffen, aber für ein Team durchtrainierter Radprofis sollte das eigentlich kein Problem sein... Oder etwa doch?

Hängen wir ein Magnesium- und ein Kupferplättchen in Zitronensaft, so entsteht elektrische Spannung, denn Saft und Metalle reagieren miteinander. Wir können einen Propeller antreiben. Ob wir mit Zitronensaft auch ein Auto zum Laufen bringen können? Das testen wir auf der Rennstrecke – mit einem ganz speziellen Rennwagen... Mit 1400 Zitronenbatterien bestückt, schicken wir ihn an den Start. Eine Strecke von 200 Metern soll er bewältigen. Ob das zu schaffen ist?

Wie kopiert ein Kopierer eigentlich? Wenn wir ein Dokument einlegen, wird es belichtet, eingelesen und dann kopiert. Damit das klappt, erzeugt die Maschine elektrostatische Ladung – und zwar exakt an den Stellen, die, entsprechend dem Original-Dokument, bedruckt werden sollen. Und natürlich müssen wir Toner in den Kopierer füllen, der von der Ladung angezogen wird.
Ob wir mit elektrostatischer Ladung und Toner – aber ohne Kopierer – auch selbst ein Poster drucken können? Wir versuchen es im großen Stil, mit besonders leistungsstarken Ladepistolen...

Ein Magnet Marke Eigenbau? Nichts leichter als das! Kupferdraht um einen Nagel wickeln, die Enden des Drahts abisolieren, damit man ihn an eine Batterie anschließen kann... und fertig ist der Elektromagnet! Je größer die Anzahl der Wicklungen um den Nagel, desto stärker der Magnet. Aber kann so ein Magnet auch das Gewicht eines erwachsenen Mannes halten?
Der blaue Ninja muss es herausfinden: Er verfolgt seinen roten Kontrahenten, der ihm ein Geheimdokument gestohlen hat. Um den roten Ninja zu stellen, muss der blaue Ninja eine Stahlwand bezwingen – sein einziges Hilfsmittel: Elektromagnete!

Wenn wir Papier im Sonnenlicht unter eine Lupe halten, brennt es, denn die Lupe bündelt die Sonnenstrahlen. Sie werden im Brennpunkt so heiß, dass sich das Papier entzündet. Aber wie wird Licht gebündelt? Das Geheimnis steckt in der Form der Lupe: Sie ist gewölbt. Brauchen wir eigentlich Glas oder können wir auch mit Eis Feuer machen, wenn wir es wie eine Lupe formen? Um das herauszufinden, verpasst unser Team einem 200 Kilogramm schweren Eisblock den richtigen Schliff...

Unter Wasser ist die Welt nicht schwerelos. Das wird in unserem Experiment sehr drastisch mithilfe eines Motorrads gezeigt. Wir setzen es dem Druck von 10 000 Metern Tiefe aus. Mit auf Tauchfahrt gehen einige Luftballons. Per Unterwasserkamera beobachten wir das Geschehen. Wer wird die Fahrt in die Tiefe besser überstehen: Maschine oder Ballon?

Mit einem Wasserstrahl einen Apfel zerschneiden – ob das möglich ist? Mit einer gewöhnlichen Wasserpistole klappt es nicht: Ihr Strahl ist zu schwach. Auch die Wasser-Pumpgun schafft es nicht, obwohl sie mehr Druck erzeugen kann.
Wir müssen schwereres Geschütz auffahren! Vielleicht kann ein Hochdruck-Straßenreiniger helfen? Die Pumpe des Fahrzeugs kann einen sehr hohen Wasserdruck erzeugen und eine extrem kleine Düse sorgt für einen scharfen Wasserstrahl. Hält der Apfel auch diesem Druck stand oder wird das Wasser so zur Klinge?

Wo Licht ist, ist auch Schatten. Aber wie verhält es sich eigentlich genau mit Licht und Schatten? Dieser Frage gehen wir nach. Unser Testobjekt: ein 106 Meter hoher Turm. Seinem Schatten bleiben wir einen Tag lang auf den Fersen – mit einem acht Meter langen Fußabdruck aus Stoff! Im Halbstundentakt setzen wir den Riesenfuß an die Spitze des Turmschattens. So dokumentieren wir den Wanderweg des Schattens, Schritt für Schritt. Doch es wird eine Jagd mit Hindernissen, denn der Schatten hält sich nicht an die Verkehrsordnung: Er wandert in Parkanlagen, auf Baumwipfel, Balkone und sogar hinaus aufs Meer. Und die Zeit läuft, denn nur solange die Sonne da ist, können wir auch den Schatten verfolgen...

Wir wollen einen Elefanten ohne Waage wiegen. Aber wie soll das gehen? Legen wir ein Gewicht auf ein Boot, dann sinkt das Boot ein. Erhöhen wir das Gewicht, sinkt das Boot tiefer ein. Das bedeutet also: Bei unterschiedlicher Belastung sinkt das Boot jeweils unterschiedlich tief ein; bei gleicher Belastung sinkt es jeweils gleich tief ein. Klingt ganz einfach!
Also, ein Floß nehmen und zunächst den Tiefgang des Floßes ohne den Elefanten markieren. Dann den Elefanten auf das Floß bugsieren und wieder den Tiefgang des Floßes markieren – diesmal mit dem Dickhäuter. Die Differenz der beiden Markierungen entspricht dem Gewicht des Elefanten. Aber wie viel wiegt er denn nun eigentlich genau?

Einen Lichtstrahl wollen wir durch ein Naturkundemuseum lenken, 350 Meter weit! Zwei Gebäude soll er durchqueren, Treppen überwinden, eine Kurve kriegen und zu einer Kiste gelangen. Ein Mädchen sitzt dort im Dunkeln und hofft auf Licht...
Unsere Hilfsmittel: Laserlicht und jede Menge Spiegel. Von einem Spiegel reflektieren wir den Laserstrahl auf den nächsten – zunächst im Zickzack-Kurs durchs Treppenhaus. Jeder Spiegel muss genau im richtigen Winkel ausgerichtet werden. Ob der Lichtstrahl wirklich ans Ziel gelangt?

Bücher kann man sammeln, lesen oder auch an ihnen einen Sumoringer in die Luft ziehen. Denn zwischen ihren Seiten stecken enorme Kräfte: die Reibungskräfte. Sie wollen wir nutzen, um den Meister der Sumoringer zu besiegen. Seine Gewichtskraft gegen die Kraft der Buchseiten. Werden wir es schaffen, ihn, nur gehalten von den Seiten zweier Bücher, in die Höhe zu ziehen?

Eine Glühbirne soll zum Leuchten gebracht werden. Die Energie dafür soll vom Erdmagnetfeld kommen. Ein großes Team steht bereit, um Drahtseile entlang der magnetischen Bahnen zu schwingen. Werden die Kräfte der magnetischen Pole ausreichen, um die Glühbirne zum Leuchten zu bringen?

Wenn wir ein Gummiband auseinanderziehen und loslassen, zieht es sich von selbst wieder zusammen. Dabei übt es Kraft aus – Spannkraft. Bündeln wir einzelne Gummibänder zu Strängen, können wir diese Spannkraft erhöhen. Aber wie groß ist sie überhaupt und wofür können wir sie nutzen? Als erstes versuchen wir, mit Gummibändern einen Propeller zu starten. Unser Team macht sich an die Arbeit und knüpft Tausende von Gummibändern zusammen…

Viele prall aufgeblasene Ballons und ein Fahrzeug ohne Räder – zusammen ergibt das ein Luftkissenfahrzeug. Wir wollen es samt einem Fahrer in Bewegung versetzen. Gefährt und Fahrer zusammen wiegen über 100 Kilogramm. Können wir dieses massive Fahrzeug in Gang bringen, mit einem Antrieb aus Ballonluft?

Wer etwas Schweres heben möchte, braucht starke Muskeln – oder einen Flaschenzug. Die Rollen eines Flaschenzugs verteilen das Gewicht einer Last gleichmäßig und erleichtern das Hochziehen. Ein Flaschenzug ersetzt also viele Helfer. Was aber, wenn die Last aus einem Klavier besteht und nur ein einzelner Mann am Zugseil steht? Wird er es schaffen, das Klavier hochzuziehen, nur mithilfe einiger Flaschenzüge?