Kräfte des Wassers

Ohne Wasser gäbe es kein Leben. Das liegt auch an den besonderen Eigenschaften des Wassers. Wir zeigen euch ein paar einfache Versuche, die sich leicht zu Hause durchführen lassen und erklären, wie die Kräfte des Wassers wirken. Die Versuche sind besonders gut für Kinder im Kindergarten- und Grundschulalter geeignet.

Erklärung:

Die Wasserteilchen ziehen sich gegenseitig an, sie halten sich so zusagen aneinander fest. Gegenstände, die viel Luft enthalten (wie ein Korken) haben einen großen Auftrieb und können auf diesen Wasserteilchen schwimmen. Gegenstände, die wenig Luft enthalten, haben einen geringen Auftrieb und die Schwerkraft kann auf den Gegenstand wirken: Die Wasserteilchen können den Gegenstand nicht mehr halten und er sinkt zu Boden.

Erforschte Kraft: Auftrieb

Knete kann auf dem Wasser schwimmen, sie kann aber auch herabsinken. Auf die Form kommt es an!

Material:

• Schüssel mit Wasser
• Knete

So geht´s:

• Formt die Knete zur Kugel. Was passiert, wenn ihr sie ins Wasser gebt?
• Formt die Knete zum Boot. Was passiert, wenn ihr sie ins Wasser gebt?

Erklärung: 

Den Auftrieb haben wir bei „Schwimmen und Sinken“ schon erklärt. Bei der Knete kann man eine besondere Beobachtung machen: Als Kugel geformt enthält sie wenig Luft und sinkt herab. Als Boot geformt, enthält sie viel Luft und schwimmt. Deshalb kann auch ein großes Containerschiff schwimmen. Sobald Wasser hineinkommt, wird die Luft aber verdrängt und das Boot sinkt.

Erforschte Kraft: Oberflächenspannung

Die Oberflächenspannung spielt eine wichtige Rolle in der Natur, z.B. für manche Bewohner von Gewässern.

Material:

• Glas mit Wasser (ohne Spüli-Reste)
• Büroklammer
• Seifenfreie Hände

So geht´s:

• Legt die Büroklammer vorsichtig von oben auf die Wasseroberfläche.
• Tipp 1: Reibt die Büroklammer etwas zwischen den Fingern und fettet sie so leicht ein.
• Tipp 2: Es klappt nicht mit jeder Büroklammer, probiert etwas herum.
• Tipp 3: Ihr könnt auch erst ein kleines Stück Küchenrolle auf die Wasseroberfläche geben und dann die Büroklammer darauf legen.

Erklärung:

Die Wasserteilchen ziehen sich an, sie halten zusammen. Dieser Zusammenhalt ist an der Wasseroberfläche besonders groß, es entsteht die Oberflächenspannung. Auf der Wasseroberfläche kann sogar die Büroklammer liegen. Taucht ein Teil der Büroklammer aber tiefer ins Wasser hinein, wird sie nicht mehr getragen und sinkt herab. Auch Tiere, wie der Wasserläufer, machen sich die Oberflächenspannung zu nutze. Wird die Oberflächenspannung aber z.B. durch Seife o.ä. zerstört, sinkt die Büroklammer – und auch dem Wasserläufer würde es so ergehen.

Erklärung: 

Die Wasserteilchen ziehen sich an, sie halten zusammen. Dieser Zusammenhalt ist an der Wasseroberfläche besonders groß, es entsteht die Oberflächenspannung. Diese Kraft hält den wachsenden Wasserberg zusammen. Irgendwann ist es aber zu viel Wasser – die Kraft der Oberflächenspannung reicht nicht mehr aus und das Wasser läuft über den Rand der Münze.

Erklärung:

An dem trocknen Finger hält der Zucker kaum. Das Wasser hingegen bleibt am Wasser hängen, es klebt richtig daran. Hier wirken die Kohäsionskräfte: Die Anziehungskräfte zwischen den Wasserteilchen und dem Finger. Wird der nasse Finger in den Zucker getunkt, bleibt der Zucker hingegen am Wasser kleben: Die Kohäsionskraft des Wassers hält ihn am Finger fest. Wenn wir nun warten, dass der Zucker trocknet, fällt er irgendwann einfach ab. Der „Klebstoff“ Wasser ist dann weg getrocknet.

Noch spektakulärer ist der Versuch mit dem Wasserglas über dem Kopf. Aber Achtung: Es kann sein, dass ihr dabei nass werdet. Das ist also der perfekte Versuch für einen Sommertag, am besten in Badekleidung.

Material:

• Glas, randvoll mit Wasser gefüllt
• Postkarte (nicht beschichtet) oder Bierdeckel

So geht´s:

• Legt die Postkarte auf das gut gefüllte Glas
• Drückt die Postkarten gegen das Glas und dreht es herum
• Haltet es von euch weg oder – wenn ihr euch traut – kurz über den Kopf

Erklärung:

Auch hier wirkt die Anziehungskraft der Wasserteilchen (Kohäsion), diesmal mit dem Glas und der Postkarte. Dadurch wird die Postkarte am Glas festgehalten. Wenn etwas Luft an der Seite herankommt (z.B. wenn die Postkarte durchweicht und aufquillt oder wenn man an der Postkarte zieht), dann ist die Schwerkraft stärker als die Kohäsion, die Postkarte fällt herab und das Wasser schwappt heraus. 

Erklärung:

Die Wasserteilchen kleben aneinander (Kohäsion) und an den Fasern des Papiers (Adhäsion). Die Kohäsion und die Oberflächenspannung sorgen dafür, dass die Wasserteilchen gemeinsam (Kohäsion) an den Fasern des Papiers entlang klettern. Das nennt man auch Kapillarkraft. Das Papier wird auch dort nass, wo es nicht im Wasser liegt, das nasse Papier sinkt herab und wird vom Wasser angezogen (Adhäsion).

Diese Kraft wirkt überall dort, wo enge Röhrchen vorhanden sind. Umso enger das Röhrchen, desto höher steigt das Wasser dank der Kapillarkraft. So kann das Wasser nur dank der Kapillarkraft bis zu einen Meter hoch steigen.

Die Kapillarkraft machen sich auch Pflanzen zu nutze. Sie trägt dazu bei, dass das Wasser von den Wurzeln nach oben aufsteigt. Die Kapillarkräfte allein reichen aber z.B. bei Bäumen aber nicht mehr aus, hier kommt noch die Osmotische Kraft ins Spiel.