Physik mag ein einschüchterndes Fach sein, aber es gibt Möglichkeiten, es unterhaltsam zu machen. Es ist nicht nur die Grundlage für andere Wissenschaften wie Chemie und Meteorologie, es erklärt auch so viel über die Welt, in der wir leben. Die Physik erforscht die grundlegenden Konzepte von Materie, Energie, Raum und Zeit sowie die Wechselwirkungen zwischen diesen Eigenschaften. Für Gymnasiasten, die einfache Experimente suchen, sind Licht, statische Elektrizität und Thermodynamik gute Ausgangspunkte.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Leuchten Sie mit einer Taschenlampe durch Wasser und Milch, um herauszufinden, warum der Himmel blau und der Sonnenuntergang rot ist. Verwenden Sie einen Kamm, um Wasser mit statischer Elektrizität zu biegen; und beobachten Sie, wie ein hart gekochtes Ei in eine Flasche gesaugt wird, um die Thermodynamik in Aktion zu sehen.
Die Farbe des Lichts
Haben Sie sich jemals gefragt, warum der Himmel blau ist, aber der Sonnenuntergang rot? Verwenden Sie eine Taschenlampe, einen durchsichtigen rechteckigen Behälter, Wasser und eine Tasse Milch, um herauszufinden, warum.
Füllen Sie den Behälter zu drei Vierteln mit Wasser und leuchten Sie mit der Taschenlampe seitlich in den Behälter. Beobachten Sie das Licht von der gegenüberliegenden Seite und vom Ende des Behälters. Am Durchtritt des Strahls sind höchstens ein paar weiße Staubpartikel zu sehen.
Rühren Sie nun 1/4 Tasse Milch in das Wasser. Beobachten Sie das Licht von der gegenüberliegenden Seite und vom Ende des Behälters. Von der anderen Seite mag das Licht blau erscheinen und vom Ende kann das Licht gelb erscheinen. Beachten Sie die Breite des Balkens. Wiederholen, bis die gesamte Milch hinzugefügt ist. Sie werden feststellen, dass nach jeder Zugabe das Blau dunkler wird, das Gelb orange wird und die Breite des Balkens zunimmt.
Warum erscheint das Licht also je nach Winkel in zwei verschiedenen Farben? Licht breitet sich geradlinig aus, es sei denn, es trifft auf Partikel, die den Strahl streuen. Je mehr Milch (die Fett- und Proteinpartikel enthält) Sie in das Wasser geben, desto stärker wird das Licht gestreut, wobei sich das Blau verbiegt, während sich Rot und Orange eher geradlinig fortsetzen. Was den Sonnenuntergang angeht, muss das Licht aufgrund der Sonnenbahn zu diesem Zeitpunkt weiter wandern und trifft auf mehr Staubpartikel in der Atmosphäre.
Statische Elektrizität
Statische Elektrizität kann eine ahnungslose Person schockieren und auch Gegenstände bewegen. Benutze einen Nylonkamm und einen Wasserhahn, um zu beobachten, wie statische Elektrizität Wasser biegt.
Drehen Sie den Wasserhahn auf, so dass Wasser mit einem Durchmesser von 1/16 Zoll aus dem Wasserhahn fließt. Führen Sie den Kamm einige Male durch das Haar. Halten Sie den Kamm 3 bis 4 Zoll unter den Wasserhahn, wobei die Zähne des Kamms einen Zoll vom Wasserstrahl entfernt sind. Beachten Sie, was passiert. Bewegen Sie den Kamm näher und beobachten Sie, was passiert. Führen Sie den Kamm erneut durch das Haar und sehen Sie, ob sich das Ergebnis ändert. Versuchen Sie, den Wasserstrahl anzupassen, um zu sehen, ob es einen Unterschied macht. Probieren Sie zum Schluss verschieden große Kämme aus und wiederholen Sie den Vorgang.
Das Kämmen der Haare erzeugt statische Elektrizität. Ein Objekt wird durch Elektronenaufnahme negativ geladen, während das andere Objekt durch Elektronenverlust positiv geladen wird. Der Wasserstrom bewegt sich auf den Kamm zu, weil Elektronen aus dem Wasser vom geladenen Kamm angezogen werden. Die gekämmten Haare können sich auch gegenseitig abstoßen, da jede Strähne die gleiche Ladung trägt und sich ähnliche Ladungen abstoßen.
Hohe und niedrige Drücke
Was versteht der Wettermann unter "Hochdruck" und "Tiefdruck"? Ein hartgekochtes Ei, eine altmodische Glasmilchflasche und ein paar Streichhölzer können Ihnen dabei helfen, es herauszufinden.
Ein abgekühltes, hartgekochtes Ei schälen. Zünden Sie gleichzeitig drei Streichhölzer an und werfen Sie sie in eine leere Glasflasche. Bedecke die Öffnung schnell mit dem Ei. Nachdem die Streichhölzer erloschen sind, beobachten Sie, wie das Ei in die Flasche gesaugt wird.
Durch die Hitze der Streichhölzer dehnt sich die in der Flasche eingeschlossene Luft aus. Nach den Streichhölzern kühlt sich die Luft ab und zieht sich zusammen. Der Druck in der Flasche wird niedriger als der Druck außerhalb der Flasche. Wenn sich der Druck ausgleicht, drückt sich das Ei in die Flasche.
Faszinierende Sache! Genießen Sie diese Experimente und hoffentlich werden diese physikalischen Konzepte ein wenig leichter verdaulich.
