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Experimente

Luftballons: „angewandte“ Physik im Sachunterricht

Ein paar Luftballons, wenige Materialien und ein bisschen Platz — für physikalische Experimente braucht man nicht viel. Und die Kinder erleben, dass Physik im Sachunterricht richtig Spaß machen kann.

Experimente: Luftballons: „angewandte“ Physik im Sachunterricht Mit Luftballons kann man nicht nur herrlich spielen, sondern auch spannende Experimente im Sachunterricht durchführen © coehm - Fotolia.com

Ein bekannter Werbespot spielt in einem Grundschulklassenzimmer: Offenbar ist Pause, der Lehrer sitzt am Schreibtisch vor der Tafel. Müde und abwesend spielt er mit seiner schwarzen Krawatte. Ein paar Kinder stehen vor einem leblosen Hasen: „Herr Berg, irgendetwas stimmt mit Hasi nicht …“ Herr Berg blickt nur kurz auf und winkt ab („Macht nix, ich hab‘ die Quittung noch“), um sich dann wieder seiner Krawatte zuzuwenden.

Dann dieselbe Situation noch einmal, diesmal trinkt Herr Berg das Mineralwasser, für das der Spot wirbt. „Herr Berg, irgendetwas stimmt mit Hasi nicht“, und noch ehe die Kinder ausreden können, ist Herr Berg aufgesprungen, packt sich zwei Luftballons, lädt sie durch energievolles Reiben am Kopf elektrisch auf, drückt sie Hasi wie einen Defibrillator auf die Brust — ein Stromschlag und Hasi lebt! Die Kinder jubeln.

Dieser Spot könnte als Einstieg in eine ganz besondere Unterrichtseinheit fungieren: physikalische Experimente mit Luftballons. Die folgenden Ideen lassen sich flexibel für den Sachunterricht verschiedener Jahrgangsstufen nutzen, als einzelne Experimentierstunden ebenso wie als spannende Stationenarbeit.

„Elektrische Haare“ und klebende Luftballons

Herrn Berg stehen die Haare zu Berge, nachdem er die Luftballons daran gerieben hat. Wie das funktioniert, erklärt die Website „Physik für Kids“. Hier gibt es auch eine Bastelanleitung für eine einfache, kleine Stabpuppe, mit der sich „elektrische Haare“ besonders gut sichtbar machen lassen.

Die Anziehung positiver und negativer elektrischer Ladungen kann auch mit „klebenden“ Luftballons sichtbar gemacht werden: Dazu reibt man wieder den Luftballon an den Haaren, und schon „klebt“ er an der Wand des Klassenzimmers. Bei trockener Luft kann er „viele Stunden, ja tagelang an der Wand bleiben“, erfährt man auf der Website des Landesbildungsservers Baden-Württemberg. Dort findet sich auch eine schlichte Animation, die die Anziehungskräfte zwischen dem negativ geladenen Ballon und der positiv geladenen Wand visualisiert.

Hinweis: Luftballons niemals aufblasen!

Für Luftballone sollte man immer eine Luftballonpumpe benutzen. Denn es besteht die Gefahr, dass giftige Nitrosamine oder andere kritische Stoffe den Organismus schädigen. Wer wissen möchte, welche Hersteller unbedenkliche Luftballone anbieten, kann sich einen Testbericht der Zeitschrift Ökotest aus dem Jahr 2011 herunterladen.

Mit einem elektrisch geladenen Luftballon, den man zuvor an Wolle oder Haaren gerieben hat, kann man sogar einen Wasserstrahl verbiegen: Dazu dreht man den Wasserhahn ganz leicht auf und nähert sich dem feinen Strahl langsam, bis er sich krümmt. Das funktioniert übrigens auch mit einem Kugelschreiber mit Plastikgehäuse und macht „noch mehr Spaß (…) mit zwei Kugelschreibern“, denn dann lässt sich der Wasserstrahl „noch verrückter biegen“, so heißt es auf der Seite „Physik für Kids“, die übrigens Lehramtsphysiker um Prof. Dr. Volker Mellert von der Universität Oldenburg betreuen. Erklären lässt sich das mit dem „ganz besonderen Aufbau“ der insgesamt elektrisch neutralen Wassermoleküle, die jedoch „zwei verschieden geladene Seiten“ haben.

Spannung in der Flasche

Etwas komplexer vom Versuchsaufbau her und deshalb eher ab Jahrgangsstufe 4 geeignet ist das folgende Experiment: Die Kinder stechen in den Plastikdeckel (kein Metall!) eines Glases mittig ein kleines Loch, biegen dann eine Büroklammer grade, wobei sie die letzte innere Biegung lassen und stechen das lange Ende von unten durch das Loch, sodass es oben einen Zentimeter weit herausschaut. Anschließend einen 15 bis 20 Zentimeter langen und 0,5 bis 1 Zentimeter breiten Alustreifen in der Mitte knicken und locker über die Biegung der Büroklammer ins Glas (Enden dürfen sich nicht berühren) hängen. Den Deckel aufs Glas schrauben. Dann wieder einen Luftballon durch Reibung aufladen und in die Nähe der herausragenden Büroklammerspitze halten. „Und was siehst du? Bewegt sich da was?“, fragen die Autoren von „Physik für Kids“ ...

Wer als Lehrer nach Erklärungen für physikalische Sachverhalte in einfachen Worten sucht, wird auf der Seite frustfrei-lernen.de fündig.

Rückstoßphänomene erforschen

Auch Rückstoßphänomene lassen sich sehr gut mit Luftballons demonstrieren. Physikalische Experimente für den Sachunterricht dazu liefert eine Website der Universität Kassel. Die direkt übernehmbaren Experimente werden verständlich erläutert. Mit Fotos, verständlichen Texten und klar gegliedert nach den Phasen „Versuchsaufbau“, „Versuchsdurchführung“ und „Versuchsbeobachtung“.

Für eine Luftballonrakete fädelt man zum Beispiel eine lange Schnur durch einen Strohhalm und spannt sie möglichst straff waagerecht oder senkrecht durch den Raum. Dann den Luftballon aufpumpen, ohne Knoten mit einer Wäscheklammer verschließen oder einfach zuhalten und an seiner dicksten Stelle mit einem Stück Klebeband an dem Strohhalm befestigen. Dann die Luftöffnung loslassen, und die Rakete rast „in einem Affenzahn“ die Schnur entlang. Nach demselben Prinzip funktionieren übrigens das Luftballonauto und das Luftballonkarussell, die sich ebenfalls auf dieser Website mit vielen weiteren spannenden Versuchen für den Sachunterricht finden.

Martina Niekrawietz

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