Kompass selber bauen

MINT-Bereich: Naturwissenschaften | Klassenstufe: 3–4 Dauer: ~45 Min | Gruppengröße: 3–4 Kinder BEP-Bezug: Lernende, forschende und entdeckungsfreudige Kinder; Kommunikationsfreudige Kinder (Fachbegriffe lernen und anwenden) | KC-Bezug: Phänomene und Zusammenhänge verstehen (Magnetismus, Orientierung); Natur und Umwelt wahrnehmen (Orientierung in der Welt)

Lernziele

Kinder bauen einen funktionierenden einfachen Kompass und erklären, warum die Nadel sich ausrichtet
Kinder verstehen, dass die Erde selbst ein riesiger Magnet ist
Kinder lernen die vier Haupthimmelsrichtungen kennen und können sich damit orientieren
Kinder verknüpfen das Phänomen mit historischen und modernen Orientierungsmethoden

Material

[ ] Nähnadeln (2–3 Stück, mind. 4 cm lang)
[ ] Stabmagnet oder starker Kühlschrankmagnet
[ ] Korken (1 pro Gruppe) oder Styroporschnipsel (ca. 3×3 cm)
[ ] Flaches, breites Schüsselchen oder Teller (mit Wasser gefüllt, mind. 15 cm Durchmesser)
[ ] Wasser
[ ] Kompass (echter, als Vergleichsinstrument)
[ ] Klebestreifen
[ ] Schere
[ ] Kleines Stück Papier (für N/S-Beschriftung der Nadel)
[ ] Forscherprotokoll + Stift
[ ] Weltkarte oder Landkarte (optional, zur Orientierungsdiskussion)

Durchführung

Forscherkreis

Frage stellen — Echten Kompass zeigen und drehen lassen. "Was passiert, wenn ich den Kompass drehe?" (Die Nadel bleibt immer in dieselbe Richtung zeigen). Impulsfrage: "Wie wussten Menschen vor 1000 Jahren, wo Norden ist — ohne Handy, ohne Internet, ohne GPS?" Kinder überlegen. Dann zeigen: "Wir bauen heute selbst einen Kompass aus einer Nähnadel, einem Korken und Wasser. Wie kann das funktionieren?"
Vermutungen sammeln — Kinder vermuten: Was muss passieren, damit eine Nähnadel sich nach Norden ausrichtet? (Sie muss magnetisch werden.) Wie kann man die Nadel magnetisch machen? Antworten sammeln. Kinder vermuten: Zeigt die Nadel nach dem Bauen in dieselbe Richtung wie der echte Kompass?
Ausprobieren — Kompass bauen:
Schritt 1: Nähnadel magnetisieren — den Magneten ca. 30–50 Mal in einer Richtung über die Nadel streichen (WICHTIG: immer in dieselbe Richtung, nie hin und her). Die Nadel wird dadurch selbst zu einem schwachen Magneten.
Schritt 2: Test: Magnetisierte Nadel neben eine Büroklammer halten — zieht sie sie an? (kurzer Test, ob das Magnetisieren geklappt hat)
Schritt 3: Korken vorbereiten: Nadel vorsichtig durch den Korken stecken (waagrecht, durch die Mitte), sodass sie gleichmäßig links und rechts herausragt. Alternativ: Nadel mit Klebestreifen auf einem kleinen Styroporplättchen befestigen.
Schritt 4: Teller oder Schüssel mit ca. 3 cm Wasser füllen.
Schritt 5: Korken mit Nadel vorsichtig auf die Wasseroberfläche legen — der Korken schwimmt, die Nadel kann sich frei drehen.
Schritt 6: Warten und beobachten. Schüssel leicht drehen — dreht die Nadel sich mit, oder bleibt sie in dieselbe Richtung zeigen?
Beobachten — Kinder beobachten genau:
Dreht sich die Nadel, wenn die Schüssel bewegt wird?
Wohin zeigt die Nadel? Stimmt es mit dem echten Kompass überein?
Was passiert, wenn man den Stabmagneten nah an die Schüssel hält? (Nadel folgt dem stärkeren Magneten)
Was passiert, wenn man die Schüssel aus dem Fenster hält und zurückbringt — zeigt die Nadel immer noch in dieselbe Richtung?
Dokumentieren — Kinder zeichnen ihren Kompass (Vogelperspektive): Schüssel, Korken, Nadel mit eingezeichneter Richtung. Dann Himmelsrichtungen an der Fensterseite bestimmen und in den Klassenraum-Grundriss einzeichnen. Vergleich mit echtem Kompass: Stimmte unsere Vermutung? War die Abweichung groß?
Reflektieren — Abschlussgespräch:
"Warum hat sich die Nadel nach Norden ausgerichtet?" (Die Erde ist ein riesiger Magnet, Nordpol der Nadel zeigt zum magnetischen Nordpol der Erde)
"Kann ein Kompass in jedem Land der Welt benutzt werden?" (Ja! Das Erdmagnetfeld umhüllt die ganze Erde)
"Warum funktioniert der Kompass nicht richtig, wenn man ihn neben ein Handy oder einen Magneten hält?"
"Welche anderen Methoden gibt es, sich in der Natur zu orientieren?" (Sonne, Sterne, Moos auf Bäumen, Jahresringe)
Historische Verbindung: "Welche Berufe haben früher besonders auf Kompasse angewiesen?" (Seefahrer, Händler, Forscher)

Differenzierung

Klasse 3 (Anfang): Fachkraft magnetisiert die Nadeln vor, Kinder bauen ab Schritt 3. Himmelsrichtungen werden gemeinsam bestimmt. Fachkraft erklärt das Prinzip mit einem Bildvergleich: "Stell dir die Erde vor wie einen riesigen Stabmagneten — der zieht unsere Nadel an."
Klasse 4: Kinder magnetisieren die Nadeln selbst und überprüfen die Wirkung (Büroklammer-Test). Fachbegriffe vertiefen: Nordpol/Südpol (Magnet), magnetisches Erdfeld, Deklination (kurze Erwähnung: der magnetische Norden ist nicht exakt der geographische Norden). Optional: Kinder recherchieren auf einer Landkarte, wo der magnetische Nordpol liegt (Kanada/Arktis).

Hintergrundwissen (für Fachkräfte)

Das Erdmagnetfeld entsteht durch Konvektionsströme im flüssigen Außenkern der Erde, der hauptsächlich aus flüssigem Eisen und Nickel besteht. Diese Bewegungen erzeugen elektrische Ströme, die ein Magnetfeld produzieren (Dynamoprinzip). Das Erdmagnetfeld erstreckt sich weit in den Weltraum (Magnetosphäre) und schützt die Erde vor energiereichen Teilchen des Sonnenwinds.

Kompassnadel: Durch das Bestreichen mit einem Magneten werden die magnetischen Dipole in der Eisennadel dauerhaft ausgerichtet — die Nadel wird zu einem schwachen Permanentmagneten. Der Nordpol der Nadel wird vom magnetischen Südpol der Erde angezogen (der geografische Nordpol ist magnetisch gesehen ein Südpol — das klingt verwirrend, entspricht aber der physikalischen Konvention: ungleiche Pole ziehen sich an).

Magnetische Deklination: Der magnetische Nordpol stimmt nicht exakt mit dem geographischen Nordpol überein (aktuell ca. 10–15° Abweichung, je nach Standort). Für Schulversuche vernachlässigbar, für Navigation relevant.

Schwimmkompass: Das Wasser ermöglicht es der Nadel, sich fast reibungsfrei zu drehen und so dem Erdmagnetfeld zu folgen. Professionelle Kompasse haben eine in Flüssigkeit gedämpfte Nadel aus demselben Prinzip.

Sicherheitshinweise

Nähnadeln: Spitz — nur Fachkraft sticht die Nadel durch den Korken! Kinder halten den Korken ruhig und führen keine Stechbewegungen aus.
Wasser neben dem Arbeitsbereich — Rutschgefahr, Handtücher bereithalten.
Magnete: Nicht an Handys, Kreditkarten, Hörgeräten nutzen (Datenverlust, Beschädigung).
Schüssel stabil aufstellen — nicht auf Tischkanten.
Kein Trinken des Experimentierwassers.

Qualitätsprüfung

[x] BEP-konform | [x] KC-Bezug | [x] Forscherkreis
[x] Alltagsmaterial | [x] Sachlich korrekt | [x] Differenziert