Experiments (9th - 13th Grade)

Microgravity in a small drop tower



actio gleich reactio

 Linsenwirkung eines schwerelosen Wassertropfens auf der ISS
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Unser täglicher "Kampf" gegen die Schwerkraft beginnt schon früh am Morgen. Das Aufstehen verlangt eine Kraftanstrengung, mittels derer es möglich ist, aufrecht zu stehen und zu gehen. Ohne uns dessen bewusst zu sein, wenden wir dabei schon das berühmte Axiom von Isaac Newton an: "actio gleich reactio". Das bedeutet: Zu jeder Kraft gibt es eine gleich große, entgegengesetzt gerichtete Gegenkraft. Jeder weiß aufgrund eigener Erfahrungen und Beobachtungen, wie sich Dinge auf der Erde unter Einfluss der Schwerkraft verhalten. Gegenstände fallen herunter, schwere und leichte Flüssigkeiten wie Wasser und Öl vermischen sich nicht. Fast alle Vorgänge in Natur und Technik und im Alltag laufen unter diesen Bedingungen ab. Da unser Körper keine anderen Gegebenheiten "kennt", nimmt er die Schwerkraft, der er ständig ausgesetzt ist, gar nicht bewusst wahr. Aber was geschieht mit uns während der Fahrt in der Achterbahn, beim Springen auf dem Trampolin oder beim Start im Urlaubsflieger? Plötzlich spüren wir die Kraft, die da auf uns einwirkt. Mal ist das lästig, mal macht es Spaß. Und manchmal müssen wir uns - wie eben in der Achterbahn - sogar anschnallen, damit wir nicht aus den Sitzen gehoben werden wie die Astronauten.

 Fallturm Bremen
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Forschung in der Schwerelosigkeit

Experimente unter den Bedingungen der Schwerelosigkeit führen zum Beispiel die Astronauten auf der ISS durch. Dabei werden Erkenntnisse für viele Anwendungensbereiche gewonnen: von der Materialforschung bis zur Medizin. Und auch bei der Entwicklung von Satelliten ist an all diese Phänomene zu denken. Denn eine Reihe von Elementen, aus denen Satelliten bestehen, funktionieren im Weltraum ganz anders als auf der Erde. Das muss bei Funktionstests vor dem Start beachtet werden. Für die Untersuchungen ist es oft ausreichend, dass Schwerelosigkeit über einen kurzen Zeitraum besteht. Ein aufwendiger Weltraumflug ist also nicht immer erforderlich. Auch während Parabelflügen mit dem Airbus A300 ZERO-G und in Falltürmen können Untersuchungen unter Schwerelosigkeit vorgenommen werden. So ein Turm steht unter anderem in Bremen. Er ragt 146 Meter in die Höhe und zusätzlich 16 Meter in die Tiefe. Die Fallstrecke im Turm beträgt 110 Meter. Während der Bewegung in der luftleeren Fallröhre herrscht in der Fallkapsel mit den Experimenten für etwa 5 Sekunden Schwerelosigkeit. Bei den Parabelflügen beträgt diese Zeit während einer Parabelflugphase etwa 20 Sekunden.

 Fallkapsel mit Versuchsbehälter und Funkkamera zur Aufzeichnung der Experimente
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Mini-Fallturm Neustrelitz

Dass Schwerelosigkeit in einem frei fallenden System auftritt, wird auch beim Mini-Fallturm im DLR_School_Lab Neustrelitz ausgenutzt. Während des 2 Meter tiefen Falls kann für circa 0,6 Sekunden Schwerelosigkeit erzeugt werden - Zeit genug, um vielfältige Experimente durchzuführen. Die Schülerinnen und Schüler können untersuchen, wie unter diesen Bedingungen Kerzen brennen oder wie Eier- und Pendeluhren funktionieren. Und was passiert wohl mit einem Gemisch aus Wasser und Luft? Die jungen Forscher staunen und entdecken so die Oberflächenspannung von Flüssigkeiten.


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Experiment­beschreibung "Schwere­losig­keit im Mini-Fall­turm" (http://www.dlr.de/schoollab/en/Portaldata/24/Resources/dokumente/nz/3_Experimentbeschreibung-Schwerelos_WEB.pdf)