Lotus- und Salvinia-Effekt in Natur und Technik

Lotus- und Salvinia-Effekt in Natur und Technik

Gymnasium | Mittlere Schulformen

Physik

8. | 9. Klasse

4 - 6 Unterrichtsstunden

Beschreibung

Die Blätter der Lotusblume weisen eine besondere Oberfläche auf, die das Wasser tropfenweise abperlen lässt, selbst im strömenden Regen. Beim Salvinia-Effekt, benannt nach einer Pflanzenart aus der Gattung der Schwimmfarne, bildet sich auf der Oberfläche eines untergetauchten Farns ein dünner Luftfilm, der die Pflanze über einen längeren Zeitraum trocken hält. Den Lotus- und Salvinia-Effekt machen sich bestimmte Pflanzen zunutze, aber auch Tiere wie zum Beispiel Geckos. Was versteht man genau unter dem Lotus- und dem Salvinia-Effekt? Und wie lässt er sich in der Technik nutzen?
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Kompetenzen

Klassenstufe:8./9. Klasse
Dauer:6 Unterrichtsstunden (Minimalplan: 3–4)
Kompetenzen:Kennenlernen und Erklären des Lotus- und des Salvinia-Effekts; Kennen von Pflanzen und Tieren, die den Lotus- und Salvinia-Effekt nutzen; Wissen, wie der Mensch den Lotus- und Salvinia-Effekt nutzt
Inhalt:Bionik, Lotuseffekt, Salvinia-Effekt, Adhäsionskräfte, Hydrophobie, Oberflächenspannung des Wassers

Inhaltsangabe

1. Stunde

Thema:Der Lotuseffekt – ein Experiment
M 1Das Experiment zum Lotuseffekt
Schülerversuch:Kennenlernen des Lotuseffekts
Dauer:Vorbereitung: 5 min, Durchführung: 20 min
Benötigt:
  • 2 Salat-/Kohlblätter (z. B. Kohlrabiblatt) pro Versuchsgruppe
  • Wasser
  • Spülmittel
  • Erde/Sand
  • Ggf. Pipette/Strohhalm
  • Papierhandtücher

2. Stunde

Thema:Die Blattoberfläche der Lotusblume und das abperlende Wasser
M 2Abperlendes Wasser durch den Lotuseffekt
M 3Wachskristalle und Kristallnoppen auf der Blattoberfläche
Schülerversuch:Wasser auf Wachs
Dauer:Vorbereitung: 5 min, Durchführung: 15 min
Benötigt:
  • 2 Papierblätter (DIN A4)
  • Wasser (am besten aus einer Sprühflasche)
  • Kerze
  • Feuerzeug

3. Stunde

Thema:Eigenschaften von Wasser – Adhäsionskräfte und Hydrophobie
M 4Adhäsionskräfte zwischen Wassertropfen und Blatt
M 5Hydrophobie und hydrophober Effekt
Schülerversuch:Oberflächenspannung des Wassers
Dauer:Vorbereitung: 5 min, Durchführung: 5 min
Benötigt:
  • 1 Glas pro Versuchsgruppe
  • Wasser (am besten aus einem Messbecher)

4. Stunde

Thema:Zusammenfassung des Lotuseffekts mit den gelernten Fachbegriffen
M 6Lotuseffekt im Überblick

5. Stunde

Thema:Der Lotuseffekt in Natur und Technik
M 7Der Lotuseffekt in der Natur
M 8Wie sich der Mensch den Lotuseffekt zunutze macht

6. Stunde

Thema:Der Salvinia-Effekt
M 9Der Salvinia-Effekt
M 10Salvinia-Effekt in der Schifffahrt
M 11Die Nutzung des Salvinia-Effekts bei Ölkatastrophen

Minimalplan

Die Versuche können bei Zeitmangel weggelassen werden. Gegebenenfalls können die Versuche auch durch die Lehrkraft gezeigt werden, wodurch weniger Zeit eingeplant werden muss. Generell sind die Schülerversuche empfehlenswert, da sie den Lotuseffekt sehr anschaulich aufzeigen und erfahrbar machen. Die Materialien M 7 und M 8 können weggelassen werden, da sie nicht essenziell wichtig sind, um den Lotuseffekt zu verstehen. Soll der Salvinia-Effekt nur angerissen werden, können die Materialien M 10 und/oder M 11 weggelassen werden.

Erklärung zu den Symbolen

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