Lernen mit Lego – Der cartesische Taucher

Mit Lego haben viele von uns als Kinder selbst schon gespielt. Lego ist ein sehr vielfältiges Spielzeug. Es können unendlich viele Welten erschaffen werden. Der Fantasie sind dabei keine Grenzen gesetzt. Aus einem einfachen kleinen Plastiksteinchen ergeben sich immens viele Möglichkeiten. Lego wird daher auch schon sehr lange genutzt, um Kindern in Kindergärten und Schulen verschiedene Sachverhalte, anschaulich und erklärbar zu machen. Wieso nicht also auch Zuhause?

Als gelernte Chemietechnikerin sind es für mich gerade die Naturwissenschaften die mich selbst so sehr faszinieren und daran möchte ich auch meine Kinder teilhaben lassen. In der Physik z.B. werden Gesetzmäßigkeiten von festen, flüssigen und gasförmigen Stoffen erklärt, der Auftrieb oder auch der Druck und die Komprimierbarkeit dieser Stoffe. In einem kleinen Versuchsaufbau können wir unsere Kinder mit einfachen Worten an diese Naturgesetze heranführen.

Der cartesische Taucher ist vielen vielleicht noch als Flaschenteufel ein Begriff. In meiner Kindheit gab es diese mundgeblasenen kleinen Glasteufelchen häufig. Wir gaben sie in eine mit Wasser gefüllte Flasche, verschlossen sie mit einem Gummistopfen und wenn wir diesen in die Flasche drückten, tauchte das Teufelchen ab. Ließ der Druck nach, kam es wieder nach oben.

Und so geht es

Mit Lego ist dies sehr leicht nachzubauen. Dazu wird relativ wenig Material benötigt:

  • Eine Legofigur
  • Kleine Gewichte (Knete, Musterbeutelklammern o.ä.)
  • Eine Plastikflasche oder Glasflasche mit Gummistopfen
  • Wasser

Zunächst ist etwas Ausprobieren nötig! Damit der Versuch gut funktioniert, muss der Legotaucher gerade so mit dem Kopf die Wasseroberfläche berühren. (Dies habe ich zunächst in einem Wasserglas getestet) Dadurch ist gewährleistet, dass nicht zu viel Auftrieb durch eingeschlossene Luft (im Legokörper bzw. den offenen Legobeinen) vorhanden ist. Zu viel eingeschlossene Luft und ein zu hoher Auftrieb lässt den Legotaucher nicht abtauchen. Ich habe in die Füße des Legotauchers einfach zwei Musterbeutelklammer gesteckt und umgeklappt. Ihr könnt es auch mit Knete versuchen, dabei dürft ihr aber die Öffnungen der Beine nicht völlig verschließen, da dadurch später Wasser eindringen können muss. Sinkt euch der Taucher einfach nach unten, sind eure Gewichte entweder zu schwer oder ihr habt eventuell jegliche Luft aus den Beinchen geschüttelt und der Auftrieb ist weg. (Luft steigt immer nach oben)

Habt ihr den Lego-Taucher im „perfekten“ Auftrieb, füllt ihr die Flasche nun fast vollständig mit Wasser, gebt den Taucher hinein und verschließt diese fest. Nun, wenn alles richtig gemacht wurde, sinkt der Taucher beim Zusammendrücken der Plastikflasche. Lassen wir los, steigt er wieder nach oben.

Was passiert da?

Stoffe können theoretisch zusammengedrückt werden. Bei Flüssigkeiten und festen Stoffen ist dies allerdings nur in einem sehr, sehr geringen Maß möglich.  Gasförmige Stoffe, wie Luft, lassen sich sehr gut komprimieren, also beim Zusammendrücken wird das Volumen kleiner. Die Gasteilchen rücken näher zusammen.

Drücken wir nun die Flasche zusammen, bauen wir Druck auf. Der Druck überträgt sich auf das Wasser und damit auf die Luft im Lego-Taucher. Die Luftblasen im Lego-Taucher werden dadurch zusammengedrückt, es wird Platz frei für eindringendes Wasser. Wasser ist schwerer als Luft und der Taucher sinkt. Lassen wir los, kann sich die Luft wieder ausdehnen.  Das Wasser wird zurückgedrängt und der Taucher hat wieder genügend Auftrieb, um nach oben zu steigen. Wenn ihr mit euren Kindern genau auf die Rückseite der Beine des Tauchers schaut, seht ihr sogar die Luftblasen und wie sich diese beim Zusammendrücken verkleinern und beim Loslassen wieder ausdehnen. Wirklich spannend zu beobachten!

Ihr seht, mit Lego lässt sich viel mehr schaffen als die Erfinder sich ursprünglich mal gedacht haben. Auf meinem Blog unter der Rubrik „Lernen mit Lego“  habe ich schon einige weiterer Ideen gesammelt und es werden noch viele Weitere folgen, denn der Lego-Spaß ist hier ungebrochen, bei Kindern und uns Eltern.

Sabrina ist Chemietechnikerin und beschäftigt sich auf ihrem Blog Wunschkind-Herzkind-Nervkind mit Spielanregungen nach Montessori, Kinderbüchern und gibt Einblick in ihr bedürfnisorientiertes Familienleben. Mehr von Sabrina könnt Ihr lesen auf auf ihrem Blog,  oder auf Instagram.

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