Schneekugel im Glas

Was das Kind lernt

• Dass die Viskosität einer Flüssigkeit (wie dickflüssig sie ist) Gegenstände bremst, die darin sinken: Mit Glycerin braucht der Glitzer 3–5-mal länger bis zum Boden.
• Dass Dinge je nach ihrer Dichte im Vergleich zur Flüssigkeit sinken oder schwimmen (Glitzer sinkt, Styropor schwimmt).
• Dass flache Teilchen langsamer und „segelnd“ fallen als runde aus demselben Material.
• Ein faires Experiment zu machen: nur eine Sache ändern (die Menge Glycerin) und die Dauer des Schneefalls messen.

Vorher vorbereiten

• Am Vortag: Glas und Deckel mit heißem Wasser und Seife spülen, Etikett ablösen und trocknen.
• Koche 300 ml Wasser 2 Minuten lang ab und lass es abgedeckt abkühlen.
• Prüfe, dass Figur und Sockel durch die Glasöffnung passen und der Deckel mit ihnen schließt.
• Klebe die Figur (Schritte 1–3) rechtzeitig an: Epoxid mindestens 1 h vorher, Silikon 24 h vorher.
• Ist das Glas aus Glas und sind die Kinder klein, halte die Version im Kunststoffglas bereit.

Materialien und Werkzeuge

• Schraubglas mit Deckel — 1
  ≈ 370 ml (Marmeladen- oder Konservenglas), Ø ≈ 70 mm, Öffnung ≈ 55–60 mm, Metalldeckel, der dicht schließt und nicht rostet
• Kunststofffigur — 1
  aus Hartplastik, max. 45 mm hoch und passend für die Glasöffnung (Überraschungsei-, Playmobil- oder Tortenfiguren)
• Kunststoffdeckel — 1
  Ø 30 mm, Flaschendeckel als Sockel (≈ 15 mm hoch)
• Flüssiges Glycerin — 110 ml kaufen
  pflanzliches Glycerin oder aus der Apotheke (Glycerol), durchsichtig
• Wasser — 230 ml
  2 Minuten abgekocht und abgekühlt, oder destilliertes Wasser (Bügelwasser ohne Duft)
• Glitzer — 1 gestrichener Teelöffel (≈ 3–5 g)
  aus Kunststoff (nicht aus Papier), Mischung aus fein und grob, silbern, weiß oder irisierend
• Spülmittel — 1 Tropfen
  farblos
• 5-Minuten-Epoxidkleber — 1 Portion
  Zweikomponentenkleber, durchsichtig, wasserfest
• Schleifpapier — 1 Stück 5 × 5 cm
  Körnung 120, zum Aufrauen der Deckelinnenseite
• Isolierband oder Teflonband — 30 cm
  zum Abdichten des Gewindes

Werkzeuge

• Messbecher oder Messkanne — Wasser und Glycerin abmessen
• Teelöffel und Holzstäbchen — Glitzer hineingeben und umrühren
• Topf — Wasser abkochen (oder Sirup kochen) Erwachsene
• Tablett und Lappen — als Unterlage: Irgendwas läuft immer daneben
• Stoppuhr (Handy) — messen, wie lange der Schneefall dauert

Teile und Vorlagen

• A · Deko-Band für den Deckel ×1 — Fotokarton oder Geschenkpapier
• B · Hintergrundlandschaft ×1 — Fotokarton 200 g/m²

Schritt für Schritt

1. Schleif Deckel und Sockel an Erwachsene

   Raue mit dem Schleifpapier die Mitte der Deckelinnenseite (einen Kreis von 3 cm) und beide Seiten des Sockeldeckels auf: den Rand der Öffnung (den Ring, der auf den Deckel geklebt wird) und die flache Oberseite (wo die Figur hinkommt), bis sie matt sind. Auf rauer Oberfläche hält der Kleber viel besser.

2. Klebe den Sockel an Erwachsene

   Gib Epoxid auf den angeschliffenen Rand des 30-mm-Deckels (beide Komponenten zu gleichen Teilen mischen) und klebe ihn umgedreht in die Mitte der Deckelinnenseite, mit dem Ring auf der angeschliffenen Stelle. So steht die Figur 15 mm höher und verschwindet nicht hinter dem Deckelrand.

   Prüfe: Leg den Deckel umgedreht auf das Glas (nicht zuschrauben): Der Sockel muss mittig sitzen.

3. Klebe die Figur an Erwachsene

   Klebe die Figur mit einem weiteren Tropfen Epoxid auf den Sockel, Blick nach vorn. Lass sie 1 Stunde aushärten (5-Minuten-Epoxid) oder 24 Stunden mit Silikon.

   Prüfe: Drück die Figur nach der Aushärtezeit vorsichtig mit einem Finger: Sie darf sich gar nicht bewegen.
   Tipp: Ist die Figur sehr leicht und hohl, füll sie vorher mit etwas Silikon: Mit Luft darin will sie aufschwimmen und löst sich.

4. Teste die Größe

   Steck die Figur mit dem Deckel in das leere Glas und schraub zu. Prüfe, dass die Figur das Glas nicht berührt und der Deckel ganz schließt.

5. Misch die Flüssigkeit

   Misch in der Kanne 230 ml abgekochtes, kaltes Wasser mit 110 ml Glycerin (Verhältnis 2:1). Rühr 30 Sekunden, bis du keine durchsichtigen „Schlieren“ mehr siehst.

   Tipp: Ohne Glycerin: Löse 120 g Zucker in 120 ml heißem Wasser, lass es abkühlen und misch es mit 200 ml Wasser.

6. Füll das Glas

   Gieß die Flüssigkeit bis 2 cm unter den Rand ins Glas. Die Figur braucht beim Hineinstecken Platz: So läuft nichts über.

7. Gib den Schnee dazu

   Gib 1 gestrichenen Teelöffel Glitzer (oder halb Glitzer, halb zerstoßene Eierschale) und 1 Tropfen Spülmittel hinein. Rühr mit dem Stäbchen, bis der ganze Glitzer absinkt.

   Prüfe: Auf der Oberfläche darf kein Glitzer schwimmen: Wenn doch, rühr weiter oder gib noch einen Tropfen Spülmittel dazu.

8. Teste die Geschwindigkeit

   Rühr kräftig um und stopp, wie lange fast der ganze Glitzer bis zum Boden braucht. Ideal sind 20–40 Sekunden. Fällt er in weniger als 15 s, gib 30 ml Glycerin dazu; zwischen 15 und 20 s, gib 15 ml dazu. Braucht er länger als 40 s, gib 30 ml abgekochtes, kaltes Wasser dazu (mit so viel Glycerin schwebt der Schnee auf halber Höhe). Schöpf vorher mit einem Löffel dieselbe Menge Mischung ab, damit der Pegel 2 cm unter dem Rand bleibt, und wiederhole den Test.

   Prüfe: Nach dem Anpassen braucht der Glitzer 20 bis 40 Sekunden zum Fallen.

9. Setz die Figur ein und schließ

   Tauch die Figur kopfüber langsam in die Flüssigkeit, damit nichts spritzt, und schraub den Deckel zu. Läuft etwas über, wisch es ab; bleibt viel Luft, öffne und füll Flüssigkeit fast bis zum Rand nach.

   Prüfe: Beim Umdrehen soll die Luftblase so groß wie eine Linse oder Kichererbse sein, nicht größer.

10. Dichte das Gewinde ab Erwachsene

    Trockne das Gewinde, schraub etwas auf, trag eine dünne Raupe Silikon (oder 2 Runden Teflonband) auf das Gewinde des Glases auf und schraub fest zu. Wickle außen einmal Isolierband um die Fuge zwischen Deckel und Glas.

11. Verziere

    Klebe das Deko-Band A um den Deckelrand und die Landschaft B außen auf die Rückseite des Glases, mit durchsichtigem Klebeband an den Rändern.

12. Lass es schneien

    Stell das Glas kopfüber hin (Deckel auf dem Tisch, Figur aufrecht) und schüttle es 3 Sekunden. Stell es ruhig auf den Tisch und schau zu, wie es um die Figur schneit.

Funktioniert es? Der Test

Schüttle das Glas 3 Sekunden, stell es auf den Tisch und stopp die Zeit, bis fast der ganze Glitzer auf dem Boden der Szene liegt (auf dem Deckel). Wiederhole es 3-mal und bilde den Mittelwert.

Was passieren soll: Mit reinem Wasser dauert der Schneefall ≈ 8–12 s. Mit 1 Teil Glycerin auf 2 Teile Wasser ≈ 25–40 s; die flachen Teilchen segeln glitzernd nach unten. Nach 24 h kopfüber darf kein einziger Tropfen auf dem Tisch sein.

Wenn etwas nicht klappt

• Der Glitzer fällt zu schnell — Zu wenig Glycerin oder sehr grober Glitzer. Lösung: Gib Glycerin in 30-ml-Schritten dazu (bis halb und halb) oder nimm feineren Glitzer.
• Der Glitzer schwimmt oben — Oberflächenspannung: Trockener Glitzer wird nicht nass. Lösung: Gib 1 Tropfen Spülmittel dazu und rühr um; nie mehr als 2 Tropfen (es schäumt).
• Die Figur löst sich — Glatte, nicht angeschliffene Flächen, nicht ausgehärteter oder nicht wasserfester Kleber. Lösung: Leeren, 1 Tag trocknen lassen, anschleifen und mit Epoxid neu kleben, dabei die volle Aushärtezeit abwarten.
• Das Wasser wird nach ein paar Wochen trüb oder gelb — Leitungswasser mit Keimen, gärender Sirup, bemalte Figur, die abfärbt, oder rostender Deckel. Lösung: Nimm abgekochtes oder destilliertes Wasser, Glycerin statt Zucker und unbemalte Kunststofffiguren; lackiere den Deckel innen oder nimm ein Glas mit Kunststoffdeckel.
• Es tropft am Deckel — Gewinde nicht abgedichtet oder Deckel mit beschädigter Dichtung. Lösung: Dichte mit Silikon am Gewinde und Isolierband außen ab; tausch den Deckel, wenn die Dichtung kaputt ist.
• Es gibt eine große Luftblase — Zu wenig eingefüllt oder die Figur ist klein. Lösung: Öffnen und vor dem Schließen mit mehr Mischung fast bis zum Rand auffüllen.

Sicherheit

• Glas: Fällt das Glas herunter, kann es zerbrechen; bei Kindern von 5–7 Jahren nimm ein Kunststoffglas oder arbeite über einem Tablett und einem Handtuch.
• Epoxid und Silikon trägt ein Erwachsener bei guter Lüftung auf; nicht ausgehärteten Kleber nicht anfassen und Hände waschen.
• Glitzer ist nicht zum Essen und bleibt in den Augen hängen: Nicht mit Glitzerhänden die Augen reiben; nach dem Basteln Hände waschen.
• Wenn du abgekochtes Wasser oder heißen Sirup verwendest, warte, bis er kalt ist, bevor die Kinder ihn anfassen.
• Entsorgung: Flüssigkeit mit Glitzer nicht in großen Mengen in den Ausguss kippen (das ist Mikroplastik): Mit einem Kaffeefilter abfiltern und den Glitzer in den Restmüll werfen.

Die Wissenschaft dahinter

Für die Kinder

Wenn du das Glas schüttelst, wirbelt der Glitzer hoch und will dann wieder runterfallen, weil er schwerer ist als Wasser. Aber zum Fallen muss er das Wasser aus dem Weg schieben. Ist das Wasser dickflüssig wie Honig, fällt ihm das viel schwerer und er sinkt ganz langsam, als hätte er einen Fallschirm. Deshalb dauert der Schnee mit Glycerin viel länger. Und weil Glitzer flach ist, schaukelt er beim Fallen hin und her wie Blätter von einem Baum.

Für Erwachsene

Ein Teilchen, das in einer Flüssigkeit sinkt, erreicht sofort eine Endgeschwindigkeit, bei der sein scheinbares Gewicht (Gewicht minus archimedischer Auftrieb) gleich der Widerstandskraft ist. Für kleine, langsame Teilchen (niedrige Reynolds-Zahl) gilt das Stokes’sche Gesetz: v = 2·(ρp − ρf)·g·r² / (9·μ). Die Geschwindigkeit ist umgekehrt proportional zur Viskosität μ und proportional zum Dichteunterschied. PET-Glitzer hat ρ ≈ 1,38 g/cm³; Wasser 1,00 g/cm³ und μ ≈ 1 mPa·s. Eine Mischung mit 1/3 Glycerin hat ρ ≈ 1,08 g/cm³ und μ ≈ 2,5–3 mPa·s: Die Viskosität verdreifacht sich und der Dichteunterschied sinkt von 0,38 auf 0,30, also fällt der Glitzer ≈ 3–4-mal langsamer. Bei 50 % (μ ≈ 6 mPa·s) ≈ 8-mal langsamer. Flache Teilchen pendeln und segeln außerdem („Fallblatt“-Bewegung), was ihren Weg verlängert und den Schneeeffekt ergibt. Styropor (ρ ≈ 0,02–0,05 g/cm³) hat ρp < ρf und schwimmt: Es taugt nicht. Der Tropfen Tensid (Spülmittel) senkt die Oberflächenspannung, damit die trockenen Teilchen benetzt werden und nicht an der Oberfläche hängen bleiben. Sirup funktioniert aus demselben Grund (eine 50-%-Zuckerlösung hat μ ≈ 15 mPa·s), kann aber gären.

• Viskosität: wie dickflüssig eine Flüssigkeit ist: Honig ist sehr zähflüssig, Wasser kaum.
• Dichte: wie viel ein Stück Material im Vergleich zu seiner Größe wiegt; was dichter ist als Wasser, sinkt.
• schwimmen: oben auf einer Flüssigkeit bleiben, weil man eine geringere Dichte hat als sie.
• sich absetzen: wenn Teilchen, die lose in einer Flüssigkeit schweben, nach und nach auf den Boden sinken.
• Glycerin: durchsichtige, dickflüssige, süßliche Flüssigkeit, die sich mit Wasser mischt und es andickt.

Nach Alter

• 5–7 Jahre: Der Erwachsene klebt die Figur an und dichtet ab. Das Kind misst Wasser und Glycerin mit der Kanne ab, gibt den Glitzer hinein, rührt um, stoppt mit Hilfe die Zeit und verziert den Deckel. Am besten im Kunststoffglas.
• 8–10 Jahre: Sie machen alles außer Epoxid und Abdichten; sie bereiten zwei Versionen vor (mit und ohne Glycerin) und vergleichen die Zeiten.
• 11–12 Jahre: Sie machen das Experiment mit den 4 Konzentrationen mit einem Diagramm Zeit–%-Glycerin und erklären das Stokes’sche Gesetz mit eigenen Worten.

In der Gruppe oder in der Klasse

Einzeln oder zu zweit. Der Erwachsene klebt die Figuren am Vortag auf die Deckel (Epoxid). Pro 4er-Tisch: eine Kanne mit fertiger 2:1-Mischung, eine Dose Glitzer mit Teelöffel und Spülmittel. 30 min: 5 min Vorführung (Glas mit reinem Wasser gegen Glas mit Glycerin), 15 min Befüllen und Schließen, 10 min Verzieren und Zeitstoppen. Das Abdichten der Gewinde macht der Erwachsene am Ende. Halte Tabletts und Lappen bereit und Kunststoffgläser für die Kleinsten.

Challenges

• Schaff einen Schneefall, der genau 1 Minute dauert, indem du das Glycerin anpasst.
• Mach eine Schneekugel mit zwei „Schneesorten“, die unterschiedlich schnell fallen.
• Entwirf eine Schneekugel, in der etwas aufsteigt statt fällt (Tipp: etwas mit geringerer Dichte als die Mischung, an einem Faden befestigt).
• Bau eine LED mit Knopfzelle unter den Deckel (außen, in einen Sockel aus Karton), um den Schneefall nachts zu beleuchten.

Weitere kostenlose Projekte

• Knautschball aus Luftballons
• Murmel-Labyrinth zum Kippen
• Streifen mit nur einer Seite
• Springender Papierfrosch
• Recyclingpapier-Werkstatt
• Tischkicker aus einem Karton
• Tisch-Flipper
• Greifautomat wie auf der Kirmes

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