Experiment für Zuhause: Das Flitzeboot

Sie haben Spaß an kleinen, lustigen Experimenten abseits Ihrer alltäglichen Arbeit? Dann laden wir Sie hiermit dazu ein, unseren Experimenten für daheim zu folgen und diese im Labor oder mit der Familie daheim auszuprobieren. Dieses Mal zeigen wir Ihnen, wie Sie sich auf schnellstem Wasserweg zu Ihrem Traumziel bewegen können.

Was wir für das Experiment benötigten

Papier oder Alufolie (nutzen Sie gerne unseren Vordruck), Schale mit Wasser, Spülmittel mit Wattestäbchen oder Desinfektionsmittel mit Pipette.

Zum Download anklicken

Schon kann es mit den Vorbereitungen losgehen: Drucken Sie sich unsere Vorlage mit verschiedenen Booten aus und schneiden Sie sich ein Boot aus. Lassen Sie es gerne von Ihren Kindern bemalen. Dann wird ein Teller oder eine kleine Schale mit Wasser benötigt. Stellen Sie die wässrige Rennstrecke bereit und setzen Sie Ihr Boot vorsichtig ins Wasser.

Beobachten Sie gerne was passiert. Bleibt das Gefährt auf dem Wasser liegen oder geht es unter? Wenn das Boot auf der Wasseroberfläche liegen bleibt, können Sie es mit dem richtigen Antrieb in Bewegung setzten.

Schwimmt Ihr Boot oder geht es unter? Ein spannendes Experiment auch, unterschiedliche Materialien auf die Wasseroberfläche zu legen. Was bleibt oben? Was geht unter?

Doch wie kann dieses Boot vorwärtsbewegt werden? Welche Ideen haben Sie oder welche haben Ihre mitforschenden Kinder? Es darf gepustet, angestoßen oder am Teller gewackelt werden. Fällt Ihnen noch etwas ein?

Falls nicht bereits genutzt, versuchen Sie nun gerne eine unserer vorgeschlagenen Antriebshilfen. Befüllen Sie Ihre Pipette mit etwas Desinfektionsmittel und tropfen Sie einzelne Tropfen hinter das Boot ins Wasser. Was passiert? Können Sie diesen Effekt durch erneutes Auftropfen wiederholen?

Versuchen Sie jetzt das Wattestäbchen für den Antrieb zu nutzen. Berühren Sie mit einem Watteende das Wasser gleich hinter Ihrem Boot. Was passiert in diesem Fall? Nicht viel wahrscheinlich.

Tauchen Sie daher nun ein Ende des Wattestäbchen in Seife und wiederholen die Berührung des Wassers am Ende Ihres Bootes. Was passiert nun…?

Was wir herausgefunden haben (kindergerecht erklärt)

Wenn das Papierboot ins Wasser gesetzt wird, treibt es auf der Oberfläche des Wassers, bewegt sich aber nicht. Für die Bewegung braucht es einen Antrieb.

Kleine Tropfen des Desinfektionsmittels reichen aus, das Flitzeboot in Bewegung zu setzen.

Wasser besteht aus vielen kleinen Wasserteilchen und jedes dieser Wasserteilchen ist von einem anderen umgeben. Sie ziehen sich gegenseitig an. Gerade am Übergang zur Luft, erfolgt diese Anziehung besonders stark nach unten in Richtung des Wassers, da nur hier die Wasserteilchen vorhanden sind. Dadurch wird die Oberfläche des Wassers so stark gespannt, dass man es sich wie ein Trampolin oder eine gespannte Gummihaut vorstellen kann. Aus diesem Grund werden die Papierboote an der Oberfläche gehalten, ohne unterzugehen. Diese spezielle Eigenschaft von Flüssigkeiten wird auch Grenzflächenspannung genannt. Je größer diese Spannung einer Flüssigkeit ist, umso tragfähiger ist diese Flüssigkeit.
Sie können Ihr Boot auf der Wasseroberfläche auf unterschiedliche Weise in Bewegung setzen. Durch Pusten oder Anstoßen kann das Boot kurze Strecken über das Wasser schwimmen. Tropfen wir aber Desinfektionsmittel hinter das Boot, flitzt es plötzlich rasend schnell vorwärts. Dies ist auch zu beobachten, wenn etwas Seife hinter das Boot aufgebracht wird. Doch wie kommt es dazu?

Auch mit etwas Seife kann der Impuls gesetzt werden, das Boot über die Wasseroberfläche zu lassen.

Flitzen dank Alkohol

Nutzt man Desinfektionsmittel, ist der Grund für die Bewegung der Alkohol. So wie Wasser, ist auch der Alkohol ein sogenanntes Dipolmolekül – beide sind sich in ihren Eigenschaften also ähnlich. Alkohol besitzt eine deutlich geringere Oberflächenspannung als Wasser, beide Flüssigkeiten können sich vermischen, und Alkohol verdampft bereits bei Raumtemperatur schnell.

In unserem Experiment vermischt sich der Alkohol mit dem Wasser. Dadurch wird die Oberflächenspannung kurzzeitig verringert, so dass die Wasserteilchen um den Alkohol herum stärker zur Seite gezogen werden. Bei dieser Bewegung der anderen Wasserteilchen wird das Boot einfach mitgezogen und bewegt sich. Dadurch flitzt das Flitzeboot davon; das Flitzeboot kann mit Hilfe von Desinfektionsmittel unzählige Male in lustige Bewegung versetzt werden. Mit Zauberei hat die Flitzebewegung aber nichts zu tun, sondern mit der zerstörten Oberflächenspannung des Wassers.

Auch die Teilchen der Seife zerstören diese Spannung der Wasseroberfläche. Seifen sind sogenannte Tenside. Namensgebend ist die Funktion, die Tenside haben, nämlich Spannung herabsetzen; tensio ist das lateinische Wort für Spannung. Tenside sind große Moleküle, die aus langen Kohlenwasserstoffketten mit einem sogenannten funktionellen Ende bestehen. Sie sind nicht-geladen (unpolar), und wasserabweisend (hydrophob). Das jeweilige Ende der Tenside ist ionisierbar bzw. geladen (polar) und wasserliebend (hydrophil). Aufgrund dieses Aufbaus positionieren sich die Seifenteilchen so ins Wasser ein, dass die hydrophilen Enden ins Wasser hineinragen, während die hydrophoben Molekülbereich aus dem Wasser herausragen. Tenside drängen sich also zwischen die Wasserteilchen, so dass die Anziehung zwischen diesen einzelnen Wasserteilchen geringer wird. Diese Anordnung bleibt dauerhaft bestehen, da sich Seife und Wasser nicht vermischen können.

Wird Seife also auf das Wasser getropft, ist die Oberfläche des Wassers dauerhaft gestört. Hier ist der Effekt der Bewegung des Flitzbootes nur einmalig und meist auch deutlich schwächer als mit Alkohol zu beobachten. Für weitere spektakuläre Bootstarts muss das Wasser ausgetauscht werden.

Wir wünschen Ihnen viel Freude beim Ausprobieren und Nachmachen. Und sollten Sie Nachschub für Ihr Experiment benötigen, werden Sie sicherlich in unserem Online Shop fündig.

Weitere Informationen

Dieser Artikel ist in Zusammenarbeit mit Dr. Andrea Seidel, unsere Mitarbeitern und Expertin für Pharma und Lifescience, und Forschen für Kinder entstanden. Forschen für Kinder hat sich zum Ziel gesetzt, ein vielseitiges Angebot für Nachwuchsforscher und ihre Familien zu gestalten, um mit Spaß und Kreativität die Welt der Naturwissenschaft und Technik entdecken zu können.