Völlig frei! Experimente mit Schwerelosigkeit

25. April 2016

Was ist Schwerelosigkeit? Wie verhalten sich Gegenstände im schwerelosen Zustand? Diesen Fragen gehen Schüler und Schülerinnen der Mittelstufe in den nächsten zwei Wochen im Alfried Krupp- Schülerlabor auf den Grund. Im Projekt „Völlig frei“ dürfen sie selbständig Experimente für den Fallturm planen, bauen und auswerten.


Fallschacht NB

„Kennt ihr das Gefühl, das man beim Turmsprung im Schwimmbad oder beim freien Fall im Freizeitpark hat?“ fragt Projektbetreuerin Katharina Pallentin und möchte wissen, welche Erfahrungen die 20 Schüler und Schülerinnen des Heisenberg Gymnasiums aus Dortmund bereits mit dem Phänomen der Schwerelosigkeit gemacht haben. „Da spürt man ein Kribbeln!“, „Einem wird flau im Magen“, erzählen die Neuntklässler. „Genau“, meint Pallentin und möchte wissen: „Wo kann man das Gefühl der Schwerelosigkeit noch erfahren?“ Die Schüler und Schülerinnen überlegen: „Auf dem Trampolin, beim Bungeejumping oder Parabelflug.“ „Richtig! Auf der Erde kann man den Zustand der Schwerelosigkeit nur dann erzielen, wenn man dem freien Fall komplett nachgibt“, erklärt Pallentin. Dann zeigt die angehende Physik-Lehrerin den Schüler und Schülerinnen Bilder von der ISS. Woran erkennt ihr, dass im Weltall Schwerelosigkeit herrscht? „Die sitzen in der Luft“, „es gibt nur Essen im Schlauch“, „die Haare fliegen in der Luft“, „es gibt kein Oben und Unten“. Damit sind die Neuntklässler gut vorbereitet, um zur Schwerelosigkeit zu forschen. Dabei sollen sie zunächst eine Fragestellung entwickeln, die sie unter Schwerelosigkeit untersuchen wollen, dann ihre Versuchsideen und Vermutungen formulieren und schließlich ihr Vorhaben skizzieren. In der Materialiensammlung finden die Schüler und Schülerinnen eine große Auswahl an Gegenständen. Mit Holz, Murmeln, Federn, Spiralen, Bändern, Steinen, Kerzen, Kugeln - und jede Menge Klebstoff aus der Heißklebepistole - hantieren die Schülergruppen und lassen ihrer Forscher-Fantasie freien Lauf. Eine Gruppe fragt sich, was mit der Flamme einer Kerze unter Schwerelosigkeit geschieht: „Wird die Flamme größer oder kleiner? Dehnt sich die Kerze aus, wird sie breiter?“ Bald schon haben sie ihre Antwort. Denn nun wird es richtig spannend. Die Experimente werden in eine Box gestellt und im Schülerlabor-eigenen Fallturm an der Außenseite von NB hinaufgezogen.

Experimente im Fallturm

Auf etwa 20 m Höhe hakt sich die rund 80kg schwere Box aus. Und fällt…mit ca. 70kmh ins Helikopternetz. „Cool!“ finden die Schüler. „Wir haben gedacht, dass das Experiment den Aufprall nicht überlebt und zerschellt!“ Unterdessen hat eine Kamera gefilmt, was im Innern der Box während der zwei Sekunden Schwerelosigkeit geschehen ist. Die Schüler und Schülerinnen schauen sich das Video verlangsamt an: „Guck mal! Die Flasche wackelt schon…Und jetzt geht die voll ab. Die Murmeln fliegen hoch. Wir hatten Recht!“ Auf Postern halten die Gruppen ihr Experiment samt Aufbau, Durchführung, Beobachtung, Vermutung und Erklärungsversuch fest. Stolz präsentieren sie ihre Forschung. „Das hat gut geklappt“, freut sich Pallentin über die Experimentierfreude und die Begeisterung der Schüler und Schülerinnen für Physik. Es bleibt spannend, auf was für Ideen die Schulklassen in den nächsten Tagen kommen.

Apropos Fallturm: Der einzige richtige Fallturm in Deutschland steht an der Universität in Bremen. Seit 2013 verfügt auch das Alfried Krupp-Schülerlabor über einen eigenen „Fallturm“. An der Außenseite des Gebäudes NB wurde in einem Schacht eine Fallstrecke von ca. 30m Höhe so eingerichtet, dass eine Kapsel ungestört fallen kann. Bei einem Fall aus dieser Höhe herrschen im Inneren der Kapsel für ca. zwei Sekunden Schwerelosigkeit.