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Homepage > Aktivitäten > Materie und Stoffe > Wasser > Kommunizierende Röhren

Kommunizierende Röhren

Autor/inn/en:
Publikation: 1.1.1997
Lernstufe: 3
Übersicht: Diese Unterrichtseinheit befasst sich mit der Frage: "Woher kommt das Leitungswasser?"
Ziele: Kenntnisse:
  • Definition der Horizontalität (die freie Oberfläche einer Flüssigkeit ist horizontal).
  • Die freien Oberflächen einer Flüssigkeit in kommunizierenden Röhren befinden sich in der gleichen (horizontalen) Ebene.
Methoden:
  • Sich eine Versuchsanordnung ausdenken, mit der die Fragen, die man sich stellt, beantwortet werden können (mit Hilfe von Beobachtungen, Messungen und Zeichnungen).
Fertigkeiten:
  • Die Versuchsanordnung aufbauen, eine Wasserwaage mit Libelle (auch Maurerwaage) und eine Schlauchwaage anfertigen.
Wortschatz: waagerecht, horizontal, freie Oberfläche
Dauer: ca. 1,5 Stunden
Herkunft: La main à la pâte, Paris
Bewertung:
(noch keine Bewertung)

Schwierigkeiten für die Schüler

Dass sich die freien Oberflächen zweier kommunizierender Röhren in der glei­chen waagerechten Ebene befinden, setzt voraus, dass das Wasser im Schlauch, der die beiden Röhren verbindet, fließen kann. Für die meisten Schü­ler ist das schwer zu begreifen, für sie "kann das Wasser nicht von allein im Rohr aufsteigen".

1. Unterrichtsstunde

Diese Unterrichtsstunde kann man (notfalls) mit einem einzigen Versuchsauf­bau durchführen. Günstiger ist es jedoch, einen Aufbau pro Dreier- oder Vie­rergruppe zu haben (in diesem Fall ist es am besten, auf dem Schulhof zu arbeiten).

Vorstellung des Versuchsaufbaus

Der Lehrer stellt den Schülern die Versuchsanordnung vor, achtet darauf, dass jeder die mit A und B gekennzeichneten Röhren findet (durch ein Etikett kön­nen Verwechslungen vermieden werden) und er weist darauf hin, dass diese Versuchsanordnung auf den drei ersten Skizzen des Arbeitsblattes, das jedem Schüler ausgehändigt wurde, dargestellt ist. Dort sind allerdings noch keine Wasserstände eingezeichnet.

Dieses Arbeitsblatt wird ins Versuchsheft geklebt und dann Schritt für Schritt im Laufe der Versuche mit den Vorhersagen der Schüler ergänzt.

Pädagogische Vorgehensweise

Sie ist für alle vier folgenden Versuche gleich. Der durchzuführende Versuch wird mit Hilfe der entsprechenden Zeichnung vorgestellt. "Ihr gießt Wasser in die Röhre A, wie auf der Zeichnung für den Versuch 1 abgebildet. Was wird wohl passieren? Zeichnet den Wasserstand in der Versuchsanordnung."

Nachdem jeder Schüler seine Vorhersage im Versuchsheft notiert hat, werden die verschiedenen Vorhersagen gegenübergestellt. Jeder Schüler kann dabei argumentieren, ohne die verschiedenen Vorhersagen zu bewerten.

Der Lehrer fordert die Schüler nun auf, den Versuch durchzuführen. Er fragt nach dem Ergebnis und ob alle einer Meinung sind. Wieder findet eine Gegen­überstellung statt, und die Ergebnisse werden mit den anfänglichen, im Ver­suchsheft aufgezeichneten Vorhersagen verglichen. Dann bittet der Lehrer die Schüler, das beobachtete Versuchsergebnis zu formulieren.

Die Wiederholung dieser Vorgehensweise für jeden der vier Versuche konfron­tiert die Schüler mit den anfangs erwähnten konzeptuellen Schwierigkeiten. Im vierten Versuch können sich die Kinder nur schwer vorstellen, dass das Wasser "allein" bis zum Wasserstand des Wassers in Röhre A aufsteigen kann (Prinzip einer Fontäne).

Arbeistblatt zu den kommunizierenden Rohren

Abb. 1: Beispiel für ein ausgefülltes Arbeitsblatt

Durch die Debatte vor und nach dem Experimentieren sollen die Schüler diese Schwierigkeiten allmählich überwinden, indem sie ihre Prognosen und ihre Argu­mente denen ihrer Mitschüler gegenüberstellen. Am Ende dieser Diskussions­phase unter den Schülern wird unter Anleitung des Lehrers gemeinsam das schriftliche Protokoll erarbeitet.

Unterrichtsstunden 2: Untersuchung eines technischen Gegen­standes

Es gibt verschiedene Geräte, die die Eigenschaft kommunizierender Röhren aus­nutzen. Sie können Gegenstand einer Aktivität sein, bei der die erworbenen Kenntnisse erneut angewandt werden. Man kann zum Beispiel:

Schema einer selbst gebauten Wasserwaage

Abb. 2: Wasserwaage

Nach dem Bau, und vor dem ersten Gebrauch, muss die Wasserwaage auf eine waagerechte Fläche gelegt werden und die Position der Blase durch zwei Stri­che markiert werden (mit einem Filzstift oder mit farbigem Klebeband). An­schließend muss man lediglich die Wasserwaage auf eine Fläche mit unbekann­ter Neigung legen und die Position der Luftblase mit den beiden Strichen ver­gleichen.

Schema und Foto einer Schlauchwaage

Abb. 3: Schlauchwaage

Mit der Schlauchwaage wird überprüft, ob sich zwei Oberflächen, die mehrere Meter auseinanderliegen, in der gleichen waagerechten Ebene befinden. Dabei wird das Prinzip kommunizierender Röhren ausgenutzt: Die freien Oberflächen der beiden Gefäße befinden sich in der gleichen waagerechten Ebene.

Material

Schema der durch einen Schlauch verbundenen Röhren

Abb. 4: Zwei Plastikflaschenhälften, die durch einen Schlauch verbunden sind

Achtung: Im vierten Versuch (bei dem die Röhre B entfernt wird) muss unbe­dingt der Durchmesser der Schlauchöffnung verringert werden (mit Hilfe eines durchbohrten Korkens zum Beispiel), damit man eine richtige Fontäne erhält. Die Kinder müssen außerdem ausreichend Zeit haben, um zu beobachten, dass der Strahl bis zum Niveau der freien Oberfläche des Wassers in Röhre A steigt.

Letzte Aktualisierung: 15.4.2015

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