Die Wassershow

Passend zur interaktiven Ausstellung »MeerErleben« im Deutschen Museum Bonn haben die Physikusse eine Show konzipiert. „Extratrocken – die Wassershow“ wurde anlässlich des Museumsmeilenfestes vom 15. bis 18. Juni mehrfach aufgeführt.


Wasser ist ein unglaublich faszinierendes Medium. Lebensnotwendig, nützlich und wunderschön. Das Publikum erwartet nun in einer Show zum Thema Wasser nasse Experimente mit allerlei Matscherei. Im Sinne der Veranstalter und ihres Inventars verzichten die Physikusse darauf. Eine Wassershow ohne Wasser? Extratrocken eben! Das fordert die Physikusse heraus, physikalische und chemische Zusammenhänge mit anderen Mitteln darzustellen. Die Schüler basteln mit ihren Körpern lebendige Wasseroberflächen. Lustige Lichtteilchen rennen darauf zu und werden reflektiert oder gebrochen. Das Publikum bekommt ein sehr eindrückliches Bild der zugrundeliegenden Physik – vielleicht eindrücklicher, als es in Anwesenheit von Wasser jemals sein könnte. Physikalische Größen wie Frequenz, Amplitude und Wellenlänge werden anschaulich und einprägsam verkörpert. Konvektion, Wärmeleitung und Wärmestrahlung bringen einen Schneemann zum Schmelzen, der daraufhin eine atemberaubende Verwandlung hinlegt.


Die Physikusse vermitteln in ihrer mitreißenden Show didaktisch geschickt Fakten rund um das nasse Element. Eine große Herausforderung war es, sowohl kleine Kinder, wie auch Erwachsene und Fachpublikum gleichermaßen zu fesseln. Die jüngsten waren natürlich begeistert von den witzigen Szenen, in denen sich die Physikusse als Wellenteilchen herumschubsten oder von Wasserteilchen umzingelte Salze hilflos mit den Armen wedelten.


Das erwachsene Publikum hatte so einige Aha-Erlebnisse. Vieles war aus der Schule bekannt, aber die Physikusse haben verschollen geglaubtes Wissen hervorgezaubert und mit neuen Eselsbrücken verknüpft. So vergisst niemand mehr, wie zum Beispiel Wassermoleküle ausgebaut sind. Sogar das Fachpublikum staunte, wie man komplizierte Zusammenhänge anschaulich darstellen kann.



Premiere der Wassershow „Extratrocken“ beim Museumsmeilenfest im Deutschen Museum Bonn

I EXTRATROCKEN

Wir zeigen in diesem Video, wie die Schalleitung funktioniert. Unser Sender ist eine Tröte und der  Empfänger ist unser Ohr, das die Tröte hören möchte. Dazwischen ist Luft. Wenn jetzt die Tröte trötet, pflanzt sich der Schall über die Luft fort bis zum Ohr. Der Schall wird über die Luft  übertragen, dann über das Trommelfell und die Gehörknöchelchen bis zum Innenohr. Wenn keine Luft da ist, also zum Beispiel im Vakuum, gibt es nichts, was den Ton weiterleitet.


Wenn wir nun die Luft durch Wasser ersetzen, klappt das fast gar nicht mehr. Was ist passiert? Wir haben doch genauso wie bei der Luft Teilchen, die die Welle weiterleiten… nämlich Wasser. Leider ist das Medium Wasser sehr schwerfällig.

Stellen Sie sich vor es ist ein schöner Sommertag, Sie sind im Freibad auf dem 10 Meter Brett. Sie springen los. Durch die Luft ist das kein Problem, die kann man gut verdrängen. Das Wasser leider nicht. Das merkt man insbesondere, wenn man mit dem Popo aufkommt. Das Medium Wasser geht unserem Bobbes nämlich nicht so schnell aus dem Weg wie Luft.

Aber wir möchten ja nun, dass unser Ohr etwas hört. Was tun? Richtig! Wir brauchen eine viiiiel größere Tröte. Und siehe da, es klappt sogar besser als mit der Luft. Wasser ist schwer anzuregen, aber wenn mal angeregt, dann geht s schneller.

Was übrigens das ganze Sprechen und Hören unter Wasser enorm erschwert ist, dass Wasser nicht direkt ans Trommelfell und an die Stimmbänder kommt. Wenn die Wassermoleküle direkt an den Stimmbändern und dem Trommelfell wackeln könnten, wäre das für die Verständigung zwar prima, aber vermutlich hätten wir dann ein ganz anderes Problemchen.


Wenn man Wasser in immer kleinere Teile teilt, so kommt man irgendwann an dem kleinsten Teil an aus dem sich das Wasser zusammensetzt, dem Wassermolekül. Das Wassermolekül hat in der Chemie die Formel H2O. Dieses Molekül besteht also aus 2 Atomen Wasserstoff und einem Atom Sauerstoff. Das Problem ist, dass das so klein ist, das man das mit bloßem Auge gar nicht mehr sehen kann. Um es euch trotzdem zu zeigen haben wir das Ganze mit Physikussen nachgebaut.

 

Wir sehen das Sauerstoffatom in der Mitte. O ist das Elementsymbol. An den Ärmchen hängen die Wasserstoffatome – erkennbar hier an dem Elementsymbol H. Geometrisch ist das Wassermolekül gewinkelt. Der Winkel, den die beiden O-H-Bindungen einschließen, beträgt 104°


Da Sauerstoff negative Elektronen über alles liebt hat er die vom Wasserstoff direkt geklaut und nun ist selbst negativ geladen. Erkennbar in diesem Fall an dem Minuszeichen auf dem Rücken.


Die beraubten Wasserstoff-Reste sind positiv geladen. Das erkennt man an den Pluszeichen an den Seiten des Lampenschirms. Durch die unterschiedlichen Ladungsschwerpunkte (Rücken und Lampenschirm) ist das Wassermolekül ein Dipol. Es hat Plus und Minus. Gleiche Ladungen stoßen sich ab und unterschiedliche Ladungen ziehen sich an. Also Plus zieh Minus an.


Die dreidimensionalen Anordnung nennt man Cluster. Hier sehen wir: Plus ist immer an Minus und Minus an Plus aber niemals Plus an Plus oder Minus an Minus. Die Bindungen der Moleküle untereinander nennt man Wasserstoffbrückenbindung. Diese Wasserstoffbrückenbindung ist verantwortlich für die Oberflächenspannung.


Wenn ein Teilchen nach oben geht, zieht es wie an einer Schnur das folgende Teilchen mit - aber es gibt halt eine kleine Zeitverzögerung. Und so entsteht eine Welle. Eine Welle ist eine Folge von Schwingungen. Von links nach rechts ist die Ausbreitungsrichtung. Jedes Teilchen übernimmt die Position des Vorgängers.

Wenn die Schwingungsrichtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung steht nennt man das Transversalwelle.

Der höchste Punkt einer Welle nennt man Wellenberg, den tiefsten ein  Wellental. Wie bei einer Landschaft. Fachbegriffe müssen also nicht unbedingt schwierig sein.

Wellenlänge ist die Strecke zwischen zwei gleichen Schwingern. Zum Beispiel zwischen zwei Wellenbergen. Das ist genau eine Schwingung. Amplitude ist die maximale Auslenkung, also von der Nulllinie bis zum Maximum

Wasserwellen weichen übrigens in ihrer Gestalt von dieser regelmäßigen Sinusform ab. Ihre Form ist sowohl horizontal als auch vertikal asymmetrisch.




Da Wasser ein Dipol ist, also einen Minus- und einen Pluspol besitzt, interagiert es auch mit der Umgebung. Wenn ein positives Teilchen, zum Beispiel ein Salz, in die Nähe von Wassermolekülen kommt zieht es diese an. Die negativ geladene Seite der Wassermoleküleklebt an dem positiven Teilchen in der Mitte. Und an der anderen positiv geladenen Seite der Wassermoleküle hängt die negative Seite der nächsten Wassermoleküle. So klebt immer positiv an negativ. Wenn ein negativ geladenes Teilchen in die Nähe der Wasserteilchen kommt, wird die positiv geladene Seite der Wassermoleküle angezogen.

Das ist der Grund, weshalb sich Salze im Wasser lösen und nicht zu einem festen Salzkristall zusammenpappen.


Die Show „Extratrocken“ wurde mit finanzieller Unterstützung

durch die Deutsche Physikalische Gesellschaft realisiert.

Für alle, die die Show verpasst haben, hier ein paar Einblicke

Beim 8. MINT Schülerkongress in Kassel
„Um keine physikalische Hürde gedrückt“


Im Schülerforschungszentrum Nordhessen der Universität Kassel (SFN) arbeiten Schüler über das ganze Jahr hinweg selbstständig an ihren Forschungsprojekten. Ihnen stehen dabei traumhaft ausgestattete Werkstätten und Labore zur Verfügung. Die Ergebnisse dieser Arbeiten werden am Ende eines jeden Schuljahres auf einem Kongress präsentiert. Der 8. MINT Schülerkongress des Schülerforschungszentrums und der Albert-Schweitzer-Schule fand vom 20. - 22. Juni 2017 unter dem Motto „Von der Erde bis zu den Sternen“ statt.


Die Physikusse präsentierten ihre Wassershow „Extratrocken“ als Höhepunkt während der Abschlussveranstaltung. Dafür wurden sie eigens eingeflogen und vom engagierten Organisationsteam des Kongresses rund um Herrn KP Haupt herzlich betreut. Die Show der Physikusse fiel insbesondere dadurch positiv auf, dass Experimente fehlten und die Show nicht nur aus Knall und Comedy bestand, wie wir es aus dem Fernsehen ja mittlerweile gewohnt sind. Physikusse schaffen es, komplizierte Zusammenhänge didaktisch zu reduzieren, dennoch ein hohes fachliches Niveau zu halten und dazu noch charmant und unterhaltsam zu präsentieren. „Es ist bewundernswert, dass die Physikusse sich um keine physikalische Hürde herumgedrückt haben! Es war die goldrichtige Entscheidung, diese Gruppe für den Kongress zu verpflichten.“ lobte Herr Haupt die Schüler.