Schwimmen und Sinken-Simulation

Über dieses Experiment

Wird es schwimmen oder sinken? Viele Kinder denken, dass schwere Dinge sinken und leichte Dinge schwimmen. Doch ein großer Apfel schwimmt, während eine winzige Münze sinkt. Entscheidend ist, woraus ein Gegenstand besteht und wie viel Platz er einnimmt. Zieh Alltagsgegenstände in eine Wanne mit Wasser, rate zuerst und überprüfe deine Vermutung. Gib dann Salz ins Wasser und beobachte, wie ein Ei an die Oberfläche steigt.

Lernziele

Sortiere Alltagsgegenstände danach, ob sie schwimmen oder sinken
Stelle eine Vermutung auf und überprüfe sie mit einem fairen Test
Erkläre, dass schwere Gegenstände schwimmen und leichte Gegenstände sinken können
Erkläre, dass sich ein Material durch eine andere Form zum Schwimmen bringen lässt
Beobachte, dass Gegenstände in Salzwasser höher schwimmen

Anleitung

1Wähle zuerst „Vorhersage“. Überlege bei jedem Gegenstand, ob er schwimmen oder sinken wird, und schau dann nach. Wie viele Antworten waren richtig?
2Vergleiche den Apfel mit der Münze. Was ist schwerer? Was schwimmt?
3Lege die Tonkugel und das Tonboot ins Wasser. Sie bestehen aus demselben Ton und haben dieselbe Masse. Was ist unterschiedlich?
4Schau dir den Eiswürfel und den Holzklotz an. Welcher von beiden befindet sich zu einem größeren Teil unter Wasser?
5Lege das Ei in Leitungswasser und wechsle dann zu Salzwasser. Was passiert?
6Sortiere alle Gegenstände in zwei Gruppen. Was haben die Gegenstände, die sinken, gemeinsam?

Das Modell

ρ = \frac{m}{V}

Dichte: wie viel Masse in jedem Kubikzentimeter steckt

ρ_{object} < ρ_{liquid} \Rightarrow floats

Ein Gegenstand schwimmt, wenn seine Dichte geringer ist als die der Flüssigkeit.

\frac{V _{under}}{V} = \frac{ρ _{object}}{ρ _{liquid}}

Bei einem schwimmenden Gegenstand befindet sich dieser Anteil unter der Oberfläche.

Annahmen

Jeder Gegenstand hat eine typische Dichte. Echte Äpfel, Steine und Eier unterscheiden sich, und ein sehr frisches Ei sinkt schneller als ein altes.
Das Tonboot und die geschlossene Flasche werden zusammen mit der darin eingeschlossenen Luft als jeweils ein Gegenstand betrachtet. Dadurch sinkt ihre durchschnittliche Dichte.
Leitungswasser hat eine Dichte von 1,00 g/cm³; das Salzwasser enthält viel gelöstes Salz und hat eine Dichte von 1,10 g/cm³.
Die Gegenstände saugen kein Wasser auf und schwimmen deshalb so lange, wie du beobachtest, auf derselben Höhe.

Im Unterricht ausprobieren

Q1Warum schwimmt ein riesiges Schiff aus Stahl, während ein kleiner Schlüssel aus Stahl sinkt?
Q2Wie kannst du eine Kugel aus Ton schweben lassen, ohne Ton wegzunehmen?
Q3Ein Ei sinkt in einem Glas Leitungswasser. Was könntest du dem Wasser hinzufügen, damit es schwimmt?
Q4Warum kann man im Meer leichter schweben als in einem Schwimmbecken?
Q5Der größte Teil eines Eisbergs befindet sich unter Wasser. Erkläre mithilfe des Eiswürfels, warum.

Häufig gestellte Fragen

Stimmt es, dass schwere Dinge sinken?

Nicht immer. Ein großer Baumstamm ist viel schwerer als ein kleiner Kieselstein, aber der Baumstamm schwimmt und der Kieselstein sinkt. Ob etwas schwimmt, hängt davon ab, wie schwer es im Verhältnis zu seiner Größe ist, das nennen Wissenschaftler Dichte.

Warum schwimmt das Tonboot, obwohl die Tonkugel sinkt?

Die Bootsform schließt viel Luft ein und verdrängt deutlich mehr Wasser als die Kugel. Zusammen sind der Ton und die Luft im Boot weniger dicht als Wasser, sodass das Wasser das Boot tragen kann.

Wie richte ich diese Aktivität im Klassenraum ein?

Verwenden Sie eine durchsichtige Wanne mit Wasser und echte Gegenstände wie diese. Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler ihre Vermutungen in einer Tabelle festhalten, bevor sie jeden Gegenstand testen, und besprechen Sie anschließend alle Überraschungen. Lösen Sie reichlich Salz in einem Krug Wasser auf, um den Eiertest zu wiederholen.

Schwimmen und Sinken

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