Am ersten Tag des Mädchen-Physik Kurses am Hölderlin-Gymnasium  ging es schon direkt los mit vielen aufregenden Experimenten. Zuerst gab Steffi Schwemmer den Kindern die Aufgabe eine Münze in ein Glas fallen zu lassen, welche auf einem Stück Papier auf eben diesem Glas lag. Jedoch durfte man die Münze nicht berühren. Man sollte es nur durch bewegen des Papieres schaffen. Schnell merkten die Mädchen, dass wenn man schnell genug das Papier weg zog, die Münze auf dem Glasboden ankommt. Dieses verlangen von Körpern in ihrem Zustand zu verharren wird Trägheit genannt. Also haben wir das erste Gesetz von Newton kennengelernt

Um nun auf die Spur des zweiten Gesetzes zu kommen, sollten die Mädchen verschiedene Kugeln eine schiefe Ebene runter kullern lassen. Manche rollten schneller, manche langsamer runter und  manche weiter und manche weniger weit weg.

Die Kinder wussten schon längst, dass auf alle Kugeln die Gravitationskraft wirkte, welche abhängig von der Masse ist. Somit rollen schwerere Kugeln schneller runter. Damit kam Steffi zum zweiten newtonschen Gesetzt: Die Kraft ist gleich das Produkt der Beschleunigung und der Masse.

Für das nächste Experiment hat Steffi ein paar Rollbretter mitgebracht. Zwei Kinder setzten sich jeweils auf eines drauf. Jede bekam das Ende eines Seils und eine sollte ziehen. Verblüffend war, dass sich nicht nur die ziehende Person bewegte, sondern auch die, die nur das Seil fest hielt. Somit lässt sich sagen, dass nicht nur, das ziehende Kind eine Kraft auf das andere ausübt, sondern auch das festhaltende Kind auf das ziehende. Dies sei laut Steffi, das dritte Gesetzt von Newton.  

In dieser Kurseinheit haben wir uns heute mit dem Thema Licht auseinander gesetzt. Dabei gab es viele farbenprächtige und interessante Versuche. Einleitend dazu wurden verschiedene Prismen ausgeteilt und dazu Taschenlampen. Dann konnten die Mädchen die verschiedenen Farben beobachten, welche entstanden, wenn man das weiße Licht der Taschenlamoe auf die Prismen richtete. 

Steffi erklärte, dass Newton diesen Effekt entdeckte. Newton kannten wir noch vom ersten Tag. Er bewies, dass das von uns beobachtete bunte Licht nicht durch das Prisma an sich entsteht, sondern Bestandteile des Lichtes selber sind. Schickt man das bunte Licht erneut durch ein Prisma, so ändert sich die Farbe kein zweites Mal. Also kommt der Effekt nicht durch das Prisma, sondern durch das Licht selbst. Dies ließ sich auch beobachten und bestätigen

Es gibt jedoch auch Licht, welches wir nicht sehen können. Das “sichtbare Licht” ist lediglich ein kleiner Bruchteil des elektromagnetischen Spektrums. Verschiedene Lichtarten unterscheiden wir anhand ihrer Wellenlänge, also der Länge von einem Maximum zum nächsten, wenn man das Licht als Welle betrachtet. 

Im nächsten Teil konnten die Kinder den Einzel- und Doppelspalt Versuch mit Lasern, Schirmen und verschiedenen Spalten selbst ausprobieren. Richtet man den Laser ohne Spalt auf den Schirm so erkennt man lediglich einen Punkt. Mit einem Spalt dazwischen ändert sich dies jedoch. 

Die Mädchen haben erkannt, dass das Licht nach dem Durchgang der Spalte nicht Punktförmig, sondern aufgefächert auf dem Schirm mit dunklen und hellen Bereichen erschien. Diese Maxima und Minima entstehen durch jeweils konstruktive oder destruktive Interferenz. Das erste Maxima ist das mit der größten Intensität. Interferenz ist dabei die Überlagerung von zwei Wellen. 

Die heutigen Experimente handeln vom Thema Strom. Zunächst rieb Steffi einen Plexiglasstab mit einem Tuch. Wenn sie diesen dann gegen einen Wasserstrahl gehalten hat, so konnten wir beobachten, dass der Wasserstrahl vom Plexiglasstab das Wasser abgelenkt hat. Davon konnten sich die Mädchen dann nach und nach selbst überzeugen. Der Effekt entsteht durch die kleine elektrische Ladung die durch das Reiben des Stabes entsteht. Durch die kleine Ladung wird das Wasser dann abgelenkt. 

Wasser ist im gesamten Neutral. Jedoch besteht es aus Dipolmolekülen, einem Wasserstoff- und zwei Sauerstoffatome. Ist es auf einer der beiden Seiten etwas positiver als auf der anderen Seite, so wird dieses Ende vom Stab angezogen. Wie die Mädchen auch bereits wussten liegt dies daran, dass sich gegensätzliche Ladungen anziehen und gleiche abstoßen.

Generell, so erklärt Steffi, leitet reines Wasser keinen Strom. Dies ist nur durch die darin enthaltenen Mineralien möglich.

Interessant fanden selbstverständlich alle die Plasmakugel. Bei Berührung wies sie einen rosafarbigen Lichtstrahl zum Finger auf, welches durch angeregtes Argon entsteht. Faszinierend ist ebenfalls, wie die Neonleuchtröhren in der Nähe der Plasmakugel beginnen zu leuchten. Es ist dazu nicht notwendig die Röhre anzuschließen, oder mit der Röhre die Kugel zu berühren. Alleine die Nähe zur Plasmakugel ist ausreichend um die Röhre zum Leuchten zu bringen. Dies funktioniert durch das Gas welches sich in den Neonröhren befindet. Dieses Gas wird durch das angeregte Argon ebenfalls zum Leuchten angeregt. 

Heute haben wir außerdem einfache Stromkreise mit einer Diode zusammengebaut. Dabei wurden zunächst richtige Batterien genutzt. 

Dann haben die Mädchen jedoch gelernt, dass auch ein Apfel anstelle einer Batterie genutzt werden kann. Indem Kupferplatten und Zinkplatten in richtiger Reihenfolge in die Äpfel gesteckt und miteinander verbunden werden, kann eine Diode sogar mit einem Apfel oder auch einer Zitrone zum leuchten gebracht werden. Letztendlich haben die Mädchen alle ihre Apfelbatterien zusammengeschlossen zu einer großen Batterie. 

Zu Beginn des heutigen Kurstages bekamen die Mädchen Eisenpulver in einer durchsichtigen Schachtel und Magnete. Das heutige Thema war Magnetismus

Dabei lernten sie, dass Magnete geschlossene Magnetfeldlinien besitzen, welche von Nordpol zu Südpol verlaufen. So kann man den Magnetfeldlinienverlauf erkennen, wenn man die Eisenstaubschachtel darauf legt. Ein weiteres spannendes Experiment war, dass ein Graphitstück auf einem Magnetquadrupol schwebt. Auch mit Stabmagneten experimentieren die Mädchen herum. So ließen sich Nord- und Nordpol oder Süd- und Südpol nicht zusammenbringen. Sie stoßen sich ab. Zwei unterschiedliche Pole hingegen ziehen sich an. 

Auch die Stärke der Magneten kann variieren. Es gibt beispielsweise Supermagnete mit sehr starken Magnetfeldern, welche vielfaches ihres eigenen Gewichts “tragen” können. 

Tatsächlich ließen sich auch manche Meteoriten, die Steffi mitgebracht hatte durch Magnete anziehen, woraus die Mädchen richtig schließen konnten, dass diese Eisen enthalten müssen. 

Ein Einem weiteren Experiment wurde unter Steffi's Anleitung eine Batterie genommen, deren Anschlüsse von Steffi eine Batterie genommen, deren Anschlüsse dann mittels Kabels an eine mit Draht umschlossene Schraube angeschlossen wurde. So ließ sich zeigen, dass diese Schraube nun magnetisch ist, da sie die Eisenflocken schwach anzog. Somit gehen mit elektrischen Feldern auch magnetische einher.

Letztendlich bauten alle mit Steffi einen kleinen Elektromotor indem selbst eine kleine Spule gewickelt wurde, an eine Batterie verbunden und einen Magneten in die Nähe gebracht wurde. Somit sollte die Spule sich von alleine zu drehen beginnen.  

Zu Beginn des Kurses teilte Steffi an jedes Kind eine Schüssel mit Wasser gefüllt aus, Alufolie und eine Münze. Die Kinder sollten versuchen die Münze auf dem Wasser schweben zu lassen. Sie fanden schnell heraus, dass ein kleines Aluboot hilft die Münze durch Auftrieb schweben zu lassen. Dies war auch das Thema des heutigen Kurses: Auftrieb und Druck.

Der nächste Versuch behandelte die Frage, ob eine normale Cola Dose und eine Cola Zero Dose im Wasserbad sich anders verhalten. Gehen beide unter oder schwimmen? Oder schwimmt jeweils eines und eines geht unter? Tatsächlich, so fanden die Mädchen heraus, schwimmt die Zero Zucker Dose oben und die normale Cola geht unter, was daran liegt, dass die Dichte der normalen Dose durch den gelösten Zucker größer ist. Dadurch geht es unter, da dessen Dichte größer als die von Wasser ist.

Des Weiteren wurde versucht einen  Dichtestapel aus Ahornsirup, Öl , Spiritus und Wasser zu bekommen. Man erkannte gut, dass sich durch die unterschiedlichen Dichten der Flüssigkeiten, eine Schichtung derer ergab, sofern sie vorsichtig eingefüllt wurden.

Gegen Ende bauten die Mädels noch eine Lavalampe: Mit Lebensmittelfarbe gefärbtes Wasser wurde in ein Glas geschüttet und Öl drauf gegeben. Fügte man nun eine Brausetablette hinzu, fing sie an sich aufzulösen und man bekam wie bei einer Lavalampe zu sehen, wie sich das Wasser durch die Öldecke nach Oben bewegte und dann nach unten sich wieder absetzte. In einer echten Lavalampe, wird Wachs warm, der dann nach oben steigt, wo er wieder fest wird und nach sich nach unten bewegt.

Der Kurs heute war sehr bastelreich. Die Mädels durften zu Beginn ihre Papierflugzeugkenntnisse zeigen und welche falten. Danach wurden viele durch das Klassenzimmer geflogen. Doch wieso fliegen diese oder gar Flugzeuge? Die Antwort auf diese Frage erklärte natürlich Steffi:

Die Tragflächen der Flugzeuge sind perfekt ausgelegt. Sie sind tröpfchenartig gewölbt, sodass die Luft schneller oben drüber strömt als unten drunter, sodass ein Unterdruck entsteht, der das Flugzeug anhebt.

Auch mit vier Röhrchen und zwei Papierstreifen,  lässt sich eine Art Flugzeug bauen (siehe Abbildung)

Ergänzend zum Sonnensystem von nächster Woche ging es heute um die Orientierung am Sternenhimmel und Sterne allgemein. Zuerst hat jeder der Mädchen eine eigene Sternkarte zusammen gebastelt. Zuerst lernten die Mädchen die Sternkarten auf die Richtige Uhrzeit und das Richtige Datum zu stellen. Dann ging es auch schon mit einem Programm von Steffi an den Sternhimmel. Steffi zeigte mit dem Programm den Himmel bei Nacht und frage die Mädchen, ob Sie denn schon mit der Sternkarte Sternbilder erkennen würden. Von den markanten Sternbildern des Winters fielen Namen wie der Orion, Stier oder die Zwillinge. Auch das Sternbild, welche man über das ganze Jahr sehen kann und bei der Orientierung hilft konnte erkannt werden von den Mädchen: Der große Wagen. Mittels den letzten beiden Sternen des Wagenkastens ließ sich durch Verlängerung der Achse auf den Polarstern schließen. Dies ist der Punkt auf die die Drehachse der Erde zeigt. Daher steht er immer im Norden.

Ziemlich schnell wurde das Thema durch Fragen der Mädchen auf die Sterne generell gelenkt. Steffi zeigte beeindruckende Bilder von Sternentstehungsgebieten, wobei sich „Babysterne“ in sogenannten Globulen bilden. Je nach ihrer Masse leben sie unterschiedlich lange und enden auch verschieden. Massearme Sterne leben länger, da sie ihren „Brennstoff“ der eigentlich nicht verbrannt wird sondern fusioniert, langsamer verbrauchen als Massereiche Sterne. Daher wissen die Mädchen jetzt auch, dass es gut ist, dass wir einen durchschnittlichen Stern haben. Unsere Sonnen steht noch mitten in Ihrem Leben und fusioniert gerade Wasserstoff zu Helium. Am Ende Ihres Lebens, so in 5-7 Milliarden Jahre, wird sie als weißer Zwerg enden. Es bleibt also eine Dichte Kugel übrig, die über Jahrmillionen Jahre einfach abkühlt.

Massereichere Sterne hinterlassen nach einer Supernovae Explosion Neutronensterne. Von manchen erhalten wir regenmäßige Radiosignale, weshalb man diese auch Pulsare nennt.

Schwarze Löcher entstehen durch, wie Steffi den Mädchen zusätzlich erzählte, durch noch massereichere Sterne.

Nachdem wir in der letzten Stunde eine Einführung in den Nachthimmel bekommen haben, sehen wir uns diese Woche Galaxien genauer an. Neben der Entstehung und dem Leben von Galaxien haben wir uns dann Hauptsächlich mit der Kategorisierung von Galaxien beschäftigt. Wenn man sich Bilder von verschiedenen Galaxien ansieht, werden wir schnell feststellen, dass diese in ihrer Farbe, Form und vielem anderen sich voneinander unterscheiden. Ein Hauptmerkmal in der Hinsicht ist die Form einer Galaxie, denn anhand dieser hat Hubble seiner Zeit das erste Mal ein System geschaffen nach welchem Man Galaxien einteilen kann. Wir haben uns also die verschiedenen Formen angesehen, und gelernt wie deren Galaxientypen aussehen.

Nachdem dann die Kategorien und Einteilungskriterien erklärt wurden, hatten die Kursteilnehmer die chance ihr Wissen anzuwenden. Anhand von Bildern aus dem Virgo Haufen (einem Galaxiehaufen) durften die Teilnehmer sich Galaxien ansehen, als Gruppe entscheiden um welche Galaxie Art es sich handeln könnte, und dann sehen, ob sie das gelernte richtig verstanden haben.

Um weiterhin mit den Galaxiearten umzugehen, haben wir dann noch die Galaxy Zoo Website besucht. Dies ist eine Website, auf welcher Freiwillige sich Bilder von Galaxien ansehen können, und nach bestem Wissen in ihre Kategorie einteilen können. Diese Daten helfen dem Galaxy Zoo Team dann mit ihrer eigentlichen Wissenschaftlichen Arbeit. Also haben die Kursteilnehmer das erworbene Wissen angewandt, und versucht die Bilder der Galaxien in die Kategorien zu sortieren. Dabei konnten wir noch ein wenig über die Art der Dinge reden, die mit diesen Daten erforscht werden können, und wie so der Alltag von Astrophysikern aussehen kann.

Heute ging es um ein besseres Verständnis für Statik. Zuerst haben wir dabei eine Box betrachtet, die irgendwie nicht vom Tisch runterfiel, obwohl sie intuitiv gesehen hätte runterfallen sollen. Nach etwas näherer Betrachtung, stellte sich dann heraus, dass in einer Ecke der Box Steine geklebt waren, die den Schwerpunkt der Box beeinflusst haben.

Mit einer Ähnlichen Methode war dann Basteln angesagt. Es ging um Schmetterlinge, die auf dem Finger landen können. Mit ein paar Münzen und sehr viel Fingerspitzengefühl konnten wir also Tatsächlich Schmetterlinge Basteln, die Aussehen, als würden sie am Finger Schweben

Doch die Münzen sind nicht nur für Schmetterlinge nützlich. Nachdem das Basteln fertig war, gab es noch verschiedene Bauexperimente zum Thema Statik. Eins davon war die Aufgabe, nur aus Münzen, eine Brücke zu bauen. Es ging also erneut darum mit Fingerspitzengefühl einen Weg zu finden die Münzen so zu Stapeln, sodass sie sich gegenseitig stützen, und eine Brücke formen.

Zuletzt gab es noch verschiedene kleinere Experimente. Eine mit Reis gefüllte Flasche, die man an einem Stock hochheben kann, ein kleiner Wasserdampfbetriebener Motor und eine Konstruktion, mit welcher man eine Flasche nur mit einem langen Band und einem Streichholz an einem Tisch befestigen kann. Letztendlich braucht man für alle Experimente des heutigen Tages sehr viel Feingefühl, da man für ein stabiles Konstrukt sehr vorsichtig Gegenstände am genau richtigen Ort befestigen muss. Es war also Konzentration, Fingerspitzengefühl, aber natürlich Hauptsächlich neugierde gefragt