Wissenschaft zu Hause mit Bayer

Sogar unter der Berücksichtigung von Abstandsregeln und sozialer Distanz finden Kinder immer wieder Wege, um Spaß zu haben und den Sommer zu Hause zu genießen – zum Beispiel indem sie Sport treiben und sich im Freien bewegen! Egal, ob ihr im Garten Badminton spielt, Schwimmen geht, Seil springt oder euch in Mannschaftssportarten wie Fußball, Basketball oder Handball übt, eines haben all diese Aktivitäten gemeinsam: Wissenschaft!

Einerseits kann uns die Wissenschaft der Physik helfen, zu verstehen, wie es möglich ist, einen Fußball von der Eckfahne aus direkt ins Tor zu bringen, oder einen Bumerang zu werfen, der an dieselbe Stelle zurückkehrt. Auf der anderen Seite hilft uns die Gesundheitswissenschaft zu verstehen, wie wir Verletzungen beim Sport verhindern können, und wie regelmäßige Bewegung uns langfristig helfen kann, Krankheiten vorzubeugen und ein längeres, gesünderes Leben zu führen. Lasst uns etwas über beide Arten von Wissenschaft lernen!

Die Wissenschaft des Torhütens

Im Fußball ist der Torhüter oder Torwart die letzte Verteidigung einer Mannschaft, die verhindert, dass der Gegner ein Tor erzielt. Im Gegensatz zum Rest der Mannschaft ist ein Torhüter der einzige Spieler im Fußball, der während des Spiels seine Hände benutzen darf. Es dauert Jahre des Trainings, um die Kraft, das Gleichgewicht und die Koordination zu entwickeln, die erforderlich sind, um ein guter Torwart zu sein, und natürlich ein Verständnis für Physik! Ob Treten, Werfen, Rollen, Schlagen, Tauchen oder Fangen - ein Torhüter verwendet ohne nachzudenken automatisch wissenschaftliche Konzepte wie Beschleunigung, Winkel und Impuls, um den Ball effektiv zu bewegen, zu fangen und wieder ins Spiel zu bringen.

Lerne mit einem Sportler: Die Wissenschaft des Torhütens

Der Nachwuchssportler Bruno Schmitt bringt uns zur BayArena in Leverkusen, um den Torhüter Lukas Hradecky von Bayer 04 Leverkusen zu treffen. Mit Hilfe von Torhüter-Trainer David Thiel lernen wir, wie Torhüter Wissenschaft und Physik einsetzen, um das Netz effektiv zu verteidigen.

Sport und Physik

Ob ihr es glaubt oder nicht, unsere Fähigkeit, die Physik des Sports zu erklären, beruht auf etwas, das vor mehr als 300 Jahren während einer anderen Pandemie passiert ist. Von 1665 bis 1666 fegte eine Infektionskrankheit namens Beulenpest durch London und tötete fast ein Viertel der Bevölkerung. Die Universitäten wurden geschlossen und Studenten nach Hause geschickt, um soziale Kontakte zu vermeiden. Einer von ihnen war ein junger Wissenschaftler namens Isaac Newton. In dieser Zeit der Isolation begann Newton - inspiriert vom Fall eines Apfels von einem Baum - das Gesetz der universellen Gravitation (auch Massenanziehung oder Gravitationskraft genannt) zu formulieren. Gravitation ist eine der vier Grundkräfte der Physik und durch die Definition der Schwerkraft konnte Newton später die drei „Bewegungsgesetze“ entwickeln, die für fast alles in diesem Universum gelten. Sie erklären die Beziehung zwischen Kraft und Bewegung.

• Newtons erstes Bewegungsgesetz besagt, dass ein Objekt in Bewegung dazu neigt, in Bewegung zu bleiben, es sei denn, es wird von einer anderen Kraft gestoppt. Das heißt, wenn zum Beispiel ein Fußball auf dem Boden liegt, bewegt er sich nicht von selbst. Es bedeutet auch, wenn ihr einen Ball tretet, wird er für immer fliegen, es sei denn, eine Kraft wirkt auf ihn! Hier auf der Erde (im Gegensatz zum Weltraum), wirken sofort Kräfte auf den Ball - der Luftwiderstand verlangsamt ihn und die Schwerkraft zieht den Ball auf den Boden. Der Ball könnte auch durch die Kraft eines Torhüters, der ihn fängt, in der Luft gestoppt werden - oder, wenn ihr Glück habt, durch die Rückseite des Tornetzes.

• Newtons zweites Bewegungsgesetz erklärt, dass die auf ein Objekt wirkende Kraft gleich der Masse dieses Objekts multipliziert mit seiner Beschleunigung ist. Das bedeutet, dass sich Objekte weiter und schneller bewegen, wenn sie stärker angestoßen werden. Zum Beispiel fliegt ein Ball viel weiter, wenn ihr vorher Schwung holt, bevor ihr dagegen schlagt, als wenn ihr ihn aus dem Stand schlagt. Dies bedeutet auch, dass die zum Bewegen des Objekts erforderliche Kraft umso größer ist, je größer die Masse ist. Es erfordert mehr Kraft, einen Basketball zu werfen als einen Fußball, weil der Basketball mehr Masse hat. 

• Newtons drittes Bewegungsgesetz besagt, dass "für jede Handlung eine gleiche und entgegengesetzte Reaktion vorliegt". Wenn ihr einen Ball tretet, spürt ihr die Kraft des Rückschlags im Bein. Wenn die Kräfte in entgegengesetzten Richtungen gleich sind, heben sie sich gegenseitig auf und es gibt keine Beschleunigung. Wenn zwei Mannschaftsspieler Schulter an Schulter stehen und sich gegenseitig in entgegengesetzte Richtungen drücken, während sie um den Ball kämpfen, wirft der Spieler, der mit mehr Kraft drückt, den anderen Spieler zu Boden. Wenn beide mit gleicher Kraft drücken, heben sich die Kräfte gegenseitig auf und beide Spieler bleiben auf den Beinen. 

Setzt selbst Energie frei

Wusstet ihr, dass Gehen, Laufen und Springen auch Beispiele für Newtons drittes Bewegungsgesetz in Aktion sind? Beim Springen üben eure Beine eine Kraft auf den Boden aus, und der Boden übt eine gleiche und entgegengesetzte Reaktionskraft aus, die euch in die Luft treibt. Springen ist außerdem eine gute Übung für das Herz und andere Muskeln. Und nebenbei macht es auch noch viel Spaß!

Gummitwist

Gummitwist ist ein leicht in Vergessenheit geratenes Kinderspiel, bei dem es vor allem auf Geschicklichkeit, Rhythmus und Körperbeherrschung ankommt. Der Name stammt vom dafür benutzten Spielgerät, einem elastischen Band (Gummi) und dem Modetanz Twist.

Wir haben euch noch einmal die wichtigsten Schritte, Varianten und Regeln zusammengefasst.

• Gummitwist Anleitung (PDF, 710 KB)

Wusstet ihr, dass Bayer sich bereits seit 1904 für die Förderung des Sports einsetzt und einer der größten Sportförderer Deutschlands ist? Der größte Sportverein ist der TSV (Turn- und Sportverein) Bayer 04 Leverkusen und das Kinder- und Jugendsportteam hat coole Videoclips produziert, die ihr ganz leicht zu Hause nachmachen könnt. Versucht doch mal Gummitwist für Einsteiger und Fortgeschrittene.

Und wenn ihr dabei auch noch kreativ werden wollt, könnt ihr euren Gummitwist in Regenbogenfarben sogar selber machen.

• Gummitwist Regenbogen (PDF, 301 KB)

Die Wissenschaft des Stabhochsprungs

Beim TSV Bayer 04 Leverkusen wird neben Freizeitsport auch Profisport betrieben. Eine besondere Sportart aus dem Bereich Leichtathletik ist zum Beispiel Stabhochsprung. Der Stabhochsprung ist ein Leichtathletik-Wettkampf, bei dem ein Athlet eine lange, flexible Stange benutzt, um damit über eine sehr hohe Stange zu springen (diese Fertigkeit erfordert allerdings jahrelanges Training, also versucht bitte nicht, das zu Hause nachzumachen). Die Grundphysik des Stabhochsprungs umfasst alle Newtonschen‘ Bewegungsgesetze sowie das Gesetz der Energieerhaltung, das besagt, dass Energie weder erzeugt noch zerstört werden kann und stattdessen von einer Form in eine andere wechselt.

Von einem Athleten lernen

Um mehr über die Arbeit, Energie und Biomechanik beim Stabhochspringen zu erklären, gibt es hier eine brandneue Rubrik namens „Von einem Athleten lernen“. Die Nachwuchssportlerin Lotte Torbohm nimmt uns mit in die Bayer-Trainingsanlage in Leverkusen, um Stabhochsprung aus nächster Nähe zu erleben. In diesem Video erfahrt ihr von zwei Athleten des TSV Bayer 04 Leverkusen, Lotte’s Trainer und einem Biomechaniker was es braucht, um diese bemerkenswerte physikalische Leistung zu vollbringen!

Eine Grunddisziplin im Stabhochsprung ist es, sich richtig abzurollen. Wann habt ihr denn den letzten Purzelbaum gemacht? Probiert es aus mit dem Mitmach-Video vom TSV Bayer 04 Leverkusen.

Sport und Gesundheit

Bisher haben wir das „Wie“ des Sports kennengelernt: Durch ein Verständnis der Physik können Sportler lernen, wie sie die richtige Menge an Energie, Kraft und Bewegung aufwenden, um ihre sportlichen Leistungen zu optimieren. Konzentrieren wir uns nun auf das „Warum“ des Sports. Wusstet ihr, dass es einen sehr wichtigen Grund gibt, Sport zu treiben und sich viel zu bewegen - abgesehen von der Tatsache, dass es Spaß macht?

Unseren Körper aktiv zu halten ist eines der effektivsten Dinge, die wir tun können, um gesund zu bleiben. Regelmäßige Bewegung kann unser tägliches Energieniveau erhöhen, unsere Stimmung verbessern und uns helfen, nachts besser zu schlafen. Noch wichtiger ist, dass regelmäßige Bewegung dazu beitragen kann, die Wahrscheinlichkeit für bestimmte Erkrankungen, wie zum Beispiel Herzkrankheiten, zu verringern.

Kid Talk: Triff eine Wissenschaftlerin

Um noch mehr über den Zusammenhang zwischen Sport und der Gesundheit unseres Herzens zu erfahren, interviewt der 11-jährige Ben Jaekel in dieser Ausgabe von „Triff einen Wissenschaftler“ die Ärztin Dr. Evelyn Weber. Sie arbeitet bei Bayer in der Abteilung Medical Affairs und erklärt Euch, was im Körper passiert, wenn man Sport treibt und warum Sport für unsere Gesundheit so wichtig ist. Sie erzählt Euch auch mehr über unseren Puls und wie ihr euren Puls messen könnt.

Und wenn ihr selbst herausfinden wollt, wie ein Herz eigentlich funktioniert, probiert unser Experiment aus, in dem ihr nachstellen könnt, wie das Herz unser Blut in alle wichtigen Organe pumpt.

Die Wissenschaft hinter sicherem Sport

Wenn wir mehr über die Gesundheitswissenschaften lernen, können wir verstehen, wie wir unsere körperliche Kraft und Ausdauer maximieren und wie wir Verletzungen beim Sport vorbeugen können. Die Wissenschaft sagt uns zum Beispiel, dass wir vor jeder körperlichen Aktivität den Körper sanft vorbereiten sollten, indem wir die Herzfrequenz und den Kreislauf allmählich steigern.  

Aufwärmübungen und Dehnungen

Durch Aufwärmübungen erhöht ihr die Durchblutung der Muskeln, wodurch diese buchstäblich aufgewärmt und gelockert werden. Danach bereitet das Dehnen eure Muskeln und Gelenke auf mehr Aktivität vor und beugt Verletzungen vor. Hier sind einige Aufwärmübungen und Dehnungen, die ihr zu Hause durchführen könnt. 

Rezept: Energiebällchen

Ein anderer wichtiger Bestandteil eines gesunden, aktiven Lebensstils und für eine gute Vorbereitung auf Sport ist eine nahrhafte Ernährung. Erinnert ihr euch an das Gesetz der Physik, das besagt, dass Energie nicht erzeugt oder zerstört werden kann, sondern nur von einer Form in eine andere umgewandelt wird? Wenn wir essen, wandelt unser Körper die in der Nahrung gespeicherte chemische Energie in die kinetische Energie unserer Bewegung um. Sport zu treiben erfordert viel kinetische Energie, was bedeutet, dass wir uns mit viel hochwertiger chemischer Energie in Form von gesunden Lebensmitteln versorgen müssen. Diese Energiebälle sind eine unterhaltsame und einfache Möglichkeit, leckere Energie zu erzeugen, damit ihr noch länger spielen könnt!

• Rezept Energiebällchen (PDF, 717 KB)

Fazit

Wie ihr seht, geht es nicht nur darum, Spaß zu haben und aktiv zu sein, sondern auch darum, gesund zu bleiben. Wenn wir bei körperlichen Aktivitäten mehr über die Wissenschaft außerhalb und innerhalb unseres Körpers wissen, können wir Bewegungen anpassen, um unsere Leistung zu optimieren, Verletzungen vorzubeugen, unser Herz gesund zu halten und einen besseren Sportler aus uns zu machen!

Wissenschaftler schätzen, dass es bis zu 30 Millionen Insektenarten gibt, während bisher nur etwa eine Million Arten identifiziert wurden. Und ja, falls ihr euch nicht sicher seid, Insekten sind Tiere. In der wissenschaftlichen Zuordnung für lebende Organismen umfasst das Königreich „Animalia“ Insekten, Säugetiere und sogar Menschen! Ein Wissenschaftler, der Insekten untersucht, wird als Entomologe bezeichnet. Wenn ihr es liebt, kleine Käfer und zu sammeln und etwas über sie zu lernen, könntet ihr das später sogar als richtigen Beruf ausüben.

Heute treffen wir einen Wissenschaftler, der sich seine Kindheitsträume verwirklicht hat und nun mit Insekten arbeitet und tagtäglich von ihnen lernt. Dr. Markus Dollinger leitet die Insektenforschung bei Bayer und befasst sich nicht nur damit, wie man Pflanzen vor Schädlingen beschützen kann, sondern auch wie man Nützlinge schützt. Selbst zuhause bietet er Insekten einen nahrhaften Boden.

Kid Talk: Triff einen Wissenschaftler
Um mehr über die Arbeit von Dr. Markus Dollinger als Agraringenieur zu erfahren, spricht der 11-jährige Ben Jaekel im Interview „Triff einen Wissenschaftler“ diese Woche mit ihm und stellt ihm spannende Fragen. Wie ihr sehen werdet, ist die Arbeit als Entomologe wirklich vielseitig und wird euch überraschen. Habt ihr auch ein Lieblingsinsekt?

Was macht ein Insekt zum Insekt?

Die meisten Menschen verwenden das Wort "Insekt", um fast jede winzige fliegende oder kriechende Kreatur zu beschreiben. Der Einfachheit halber werden wir diese breitere Definition verwenden und wir sprechen dabei über nützliche und schädliche Insekten. Aber wenn wir genauer über Insekten sprechen, wird schnell klar, wie sie in das wissenschaftliche Klassifizierungssystem passen. Hier einige wichtige Unterschiede:

• Insekten gehören zu einer Gruppe, die als "Arthropoden" klassifiziert ist, was "Gelenkbeine" bedeutet. 
• Alle erwachsenen Insekten haben sechs Beine, ein Exoskelett (eine schützende harte Außenhülle) und einen dreiteiligen Körper (Kopf, Brustkorb und Bauch). Sie haben auch ein Paar Antennen und Facettenaugen. 
• Im wissenschaftlichen Klassifizierungssystem sind Käfer eine bestimmte Gruppe von Insekten, die einen strohförmigen Mund mit durchstechenden und saugenden Mundteilen und gehärteten Vorderflügeln haben.

Spinnen, Zecken und Skorpione sind eigentlich gar keine Insekten, sondern gehören zu einer anderen Klasse von Arthropoden, den Spinnentieren. Ihre bestimmenden Merkmale sind acht Beine und ein zweiteiliger Körper.

Nützlinge und Schädlinge

Die häufigsten Insekten für viele Menschen sind Ameisen, Fliegen, Bienen, Mücken, Kakerlaken, Käfer, Motten und Spinnen. Ihr könntet einige dieser Tierchen als schädlich betrachten, während andere sie als nützlich ansehen. Es könnte euch auch überraschen, zu erfahren, dass andere Menschen unterschiedliche Ansichten zu denselben Insekten haben, je nachdem, wie sie mit ihnen interagieren. Zum Beispiel könntet ihr euch Honigbienen als beängstigend vorstellen, weil ihr wisst, dass sie euch stechen können, während andere Menschen Honigbienen als sehr nützlich betrachten, weil sie für die Bestäubung von Blumen und Nahrungspflanzen, auf die Menschen angewiesen sind, unerlässlich sind. (Und vergessen wir nicht, sie machen auch leckeren Honig!)

Um besser zu verstehen, was Insekten in bestimmten Situationen nützlich oder schädlich macht, können wir von unseren Kollegen von Bayer Hawaii lernen. Hawaii ist ein US-Bundesstaat, der aus 8 großen Inseln im Pazifik besteht. Es hat ein warmes tropisches Klima, das es zu einem idealen Standort für Landwirte macht, um das ganze Jahr über Getreide anzubauen, und es ist auch ein ideales Zuhause für viele Käfer. Erfahrt mehr darüber in diesem Interview, wie Bauern in Hawaii Lebensräume anbauen, die nützliche Insekten anziehen, die wiederum dazu beitragen, die Schädlinge zu kontrollieren!

Bunte Insektenwelt

Wie im Video gezeigt, hat das Team von Bayer Hawaii ein Malbuch mit interessanten Fakten und schönen Zeichnungen erstellt, um Kindern auf spielerische Weise die Bedeutung nützlicher Käfer und ihren Beiträgen zur Landwirtschaft beizubringen. Obwohl es in dem Buch um Hawaiis heimische Insekten geht, werdet ihr überrascht sein, dass einige der gleichen Tierchen in eurem eigenen Garten leben! Während ihr die Seiten lest und ausmalt, könnt ihr auch folgende Fragen beantworten:

• Welche dieser Insekten habt ihr schon einmal in der Nähe eures Hauses gesehen?
• Von welchen Insekten habt ihr noch nie gehört?
• Welches Insekt ist Ihrer Meinung nach das schönste?
• Wenn ihr als Haustier einen Käfer haben könntet, welchen würdet ihr auswählen?

• Hier könnt ihr das Hawaii Malbuch herunterladen (PDF, 3,2 MB)

Rezept für eine (fast) echte Ameisenstraße

Wusstet ihr, dass Käfer in einigen Teilen der Welt eine beliebte Nahrungsquelle für Menschen sind? Es gibt mehr als 1.400 essbare Insektenarten, und diejenigen, die sie gerne essen, sagen, dass einige Arten sehr lecker sind!

Obwohl wir hier keine „echten Käfer“-Rezepte teilen, sind diese lustigen Snacks, die einer Ameisenstraße ähneln, der perfekte Begleiter für die Lektion dieser Woche! Viel Spaß und guten Appetit

• Rezept Ameisenstraße (PDF, 500,4 KB)

Fazit

Das Fazit dieser Ausgabe ist, dass Insekten überall sind - an Land, in der Luft und im Meer. Das macht es unmöglich, sie zu vermeiden - sogar in unseren Häusern. Aus diesem Grund ist es wichtig, Wissenschaftler zu haben, die die Funktion jedes Insekts im Ökosystem herausfinden und untersuchen. Dank der Arbeit von Entomologen wissen wir, was wir tun können, um die Insekten zu schützen, die nützliches leisten. So haben wir die Möglichkeit, sichere Produkte zu verwenden, die uns vor Insekten schützen, die großen Schaden verursachen.

Wusstet ihr, dass jedes Saatgut für jede Nahrungspflanze eine wissenschaftliche Geschichte hat? Seit Beginn der Zivilisation wählen und verbessern die Landwirte die Pflanzen mithilfe der Wissenschaft der Pflanzenzüchtung: Kreuzung zweier Pflanzen, um Nachkommen zu produzieren, die im Idealfall die besten Eigenschaften der beiden Elternpflanzen aufweisen. Praktisch jede Pflanze, die wir heute für Lebensmittel anbauen, ist das Ergebnis vieler Generationen von Zucht. Zum Beispiel hatten Wassermelonen vor etwa 5.000 Jahren nur einen Durchmesser von fünf Zentimeter und einen bitteren Geschmack. Das ist ein großer Unterschied zu den großen, süß schmeckenden Früchten, die viele von uns heute genießen!

Auf die gleiche Weise gab es leckeres Gemüse wie Mais, Karotten und Brokkoli nicht immer nur so, wie wir es jetzt kennen. Sie stammen alle von Wildpflanzen ab, dank der sorgfältigen Zucht, die Landwirte über Jahrtausende praktiziert haben. Wie ihr in dieser Abbildung sehen könnt, stammte Brokkoli von derselben Pflanze ab wie Blumenkohl, Rosenkohl und sogar Kohl.

Heute hilft die Wissenschaft Pflanzenzüchtern dabei, Pflanzen zu entwickeln, die in herausfordernden Umgebungen gedeihen oder mit weniger Ressourcen mehr Nahrung anbauen können. Doch die Pflanzenzüchtung ist nicht die einzige Wissenschaft, die sich mit dem Anbau von Nahrungsmitteln befasst! Wissenschaftler, die sich auf Bodengesundheit, Unkraut, Insekten, Pflanzenkrankheiten und Chemie spezialisiert haben, sind nur einige, die eine wichtige Rolle dabei spielen, Landwirten dabei zu helfen, genug Nahrung für unsere Welt anzubauen. Darüber hinaus ermöglichen neue Technologien Bildscans, mit denen Landwirte die Pflanzengesundheit bewerten und Krankheiten diagnostizieren können, bevor sie die Ernte bedrohen. Engineering ermöglicht eine variable Bewässerung, um Pflanzen präzise zu bewässern und weniger natürliche Ressourcen zu verbrauchen. Mathematische Modelle liefern Daten zur Vorhersage des Wetters. Wissenschaft, Technologie, Ingenieurwesen und Mathematik (STEM) treiben gemeinsam Innovationen voran und helfen den Landwirten, präziser und effektiver zu sein. Das ist gut für dich und auch gut für den Planeten!