Wind und Wetter

Entdecken Sie im Themenbereich "Wind und Wetter" die Phänomene, die die Luft, die uns umgibt, hervorbringt. Bestaunen Sie unseren künstlichen Tornado und entdecken, wieso man mit einem Spoiler am Auto so viel besser an der Straße "klebt" als ohne. Wenn Sie es etwas "magischer" mögen, können Sie auch einen Wasserball in der Luft schweben lassen oder eine Platte nur mit Hilfe von Luft von unten an ein Rohr "kleben".

Einige ausgewählte Experimentierstationen aus diesem Bereich:

Ball im Luftstrom

Was kann man tun?
Was sollte geschehen? Warum ist das so?

Schalte das Gebläse am Zeitschalter an.

(1) Halte den Ball in den Luftstrom und lasse ihn los.
(2) Bewege das Gebläse so, dass sich die Neigung des Luftstroms vergrößert oder verkleinert.
(3) Untersuche, welche Rolle die Rotation des Balls spielt.

Im Versuch (1) müsste es möglich sein, dass der Ball nach dem Loslassen im Luftstrom schwebt. (Versuche es mit unterschiedlichen Starthöhen.)
Im Versuch (2) kommt es auf den Winkel an. Bei zu flach gestelltem Luftstrom wird der Ball abstürzen.

Für den senkrecht gestellten Luftstrom scheint die Antwort einfach: Die Luft trägt den Ball. Aber warum gelingt der Balanceakt, und der Ball fällt nicht seitlich aus der Luftströmung?
Will der Ball seitlich aus dem Luftstrom fallen, zieht ihn eine Kraft wieder hinein. Diese Kraft hat ihre Ursache im gekrümmten Luftstrom: Der Ball lenkt den Luftstrom um sich herum, also z.B. nach rechts. Dadurch zieht sich der Ball in den Luftstrom.
Dies ist auch der Grund, warum selbst bei schräg gestellter Strömung der Ball schweben kann. Erst wenn die Zugkraft kleiner als das Gewicht ist, fällt der Ball herunter.

Platte im Luftstrom

Was kann man tun?
Was sollte geschehen? Warum ist das so?

Betätige den Zeitschalter und aktiviere damit das Gebläse.
Prüfe mit der Hand, wie die Luft strömt.
Drücke die Platte horizontal (waagrecht) gegen den Luftstrom bis an das Auslassrohr und lasse sie los.

Die Luft sollte nach unten aus der Rohröffnung strömen.
Bei Annäherung an die Gebläse-Öffnung spürt man zuerst einen großen (Luft-) Widerstand. Bei weiterer Annäherung bleibt die Platte dann aber allein im Luftstrom hängen.

Hier erfährt man den sogenannten Bernoulli-Effekt:
Strömende Luft (auch strömendes Wasser) in einem Kanal hat einen umso kleineren Druck, je schneller die Geschwindigkeit der Strömung ist.
In unserer Station strömt die Luft mit großer Geschwindigkeit zwischen oberer (fester) Platte und und unterer (beweglicher) Platte. Der Luftdruck ist dort geringer als unter der Holzplatte. Darum wird sie von der Luft mit größerem Druck (also der Luft unter der Holzplatte) nach oben gedrückt.

Platte im Luftstrom Platte im Luftstrom

Platte im Luftstrom

Luftwiderstand

Was kann man tun?
Was sollte geschehen? Warum ist das so?

Die Fahrzeuge sollten auf der dir zugewandten Seite des Tisches stehen. Jeder auf seiner Fahrbahn. Stelle auf die beiden Fahrzeuge je einen (roten) Testkörper. Drücke den Schalter (dauerhaft), und hebe die Unterlage mit den Fahrzeugen leicht an.

Alternative:
Du kannst auch die beiden Fahrzeuge direkt vor das Gebläse stellen und beobachten, ob die Luft es schafft, ein Fahrzeug zurückzubewegen.

Die Fahrzeuge rollen unterschiedlich schnell gegen die Luftströmung an. Dabei kommt es auf die Testkörper auf den Fahrzeugen an.
Haben diese einen größeren Luftwiderstand, dann rollt das Fahrzeug langsamer.

Der Luftwiderstand eines Körpers hängt von drei Faktoren ab: Von der Geschwindigkeit (der Strömung), von der Querschnittsfläche und von der Form des Körpers.
Eine größere, der Luft entgegenstehenden Querschnittsfläche vergrößert bei sonst gleichen Bedingungen den Luftwiderstand.
Aber auch die Form spielt eine Rolle. Der Formwert des Körpers für den Luftwiderstand wird auch cw-Wert genannt. Ein kleinerer cw-Wert verkleinert den Luftwiderstand.

Luftwiderstand Luftwiderstand Luftwiderstand