Das Punika-U-Boot

Das Reagenzglas schwimmt in der Flasche ganz oben. Wenn man auf den Deckel kräftig und dauerhaft drückt, senkt sich das Reagenzglas. Durch unterschiedlichen Druck kann man das Reagenzglas auf und ab bewegen oder in der Flasche „schweben“ lassen.  

Der Versuch klappt nur dann, wenn die Flasche wirklich bis zur Kante mit Wasser gefüllt ist. Das richtige Austarieren des Reagenzglases ist nicht ganz einfach. Um nicht jedes Mal die Flasche wieder ausleeren zu müssen, wenn das Glas zum Boden gesunken ist, empfiehlt es sich, für das Austarieren ein Gefäß zu verwenden, in das man mit der Hand hineingreifen kann.

Was fachlich hinter dem Versuch steckt

Statischer Auftrieb bezeichnet die Wirkung einer Kraft an einem von Flüssigkeit oder von Gas umgebenen Körper. Diese Kraft heißt Auftriebskraft F_A. Sie ist senkrecht nach oben gerichtet und hat ihre Ursache darin, dass von oben ein kleinerer Schweredruck wirkt als von unten. (Die seitlich wirkenden Kräfte heben sich auf.) Taucht ein Körper in eine Flüssigkeit oder ein Gas ein, so erfährt er eine Auftriebskraft, die genauso groß ist, wie die Gewichtskraft des vom Körper verdrängten Flüssigkeits- oder des Gasvolumens. Dieses Prinzip nennt man auch das Prinzip des Archimedes. Der Druck auf den Deckel der Punika-Flasche wird auf das Wasser in der Flasche übertragen. Das Wasser kann aber nur auf die Gummimembran des Reagenzglases ausweichen. Deshalb dellt sich die Gummimembran ein. Dadurch wird die Luft in dem Reagenzglas zusammengedrückt. Dadurch wird die vom Reagenzglas verdrängte Wassermenge und folglich auch der Auftrieb geringer. Zuvor konnte das Reagenzglas gerade schwimmen, d.h. Auftriebskraft und Gewichtskraft waren etwa gleich groß. Jetzt ist die Auftriebskraft kleiner geworden, während die Gewichtskraft sich nicht verändert hat. D.h., das Reagenzglas geht unter.

Was der Versuch mit dem Alltag zu tun hat

Auf die Auftriebskraft trifft man im Alltag sehr oft. Kinder, die nicht schwimmen können bekommen Schwimmflügel. Erst wenn die Schwimmflügel mit Luft gefüllt sind, gehen die Kinder nicht unter. Schiffe schwimmen dank der Auftriebskraft.

Einsteigen in das Thema kann man mit dem Versuch: „Was schwimmt, was schwimmt nicht.“ Man stellt eine Wanne mit Wasser in die Klasse und die Kinder dürfen verschiedene Gegenstände aus Holz, Metall, Gummi usw. in die Wanne werfen. Eine Versuchsalternative ist der Versuch: Der Cartesische Taucher

Jennifer Heise

Die Punika Flasche wird vollständig mit Wasser gefüllt. Es darf keine Luft mehr in der Flasche sein. Dann füllt man das Reagenzglas mit einigen Bleikügelchen. Das Reagenzglas wird nun in die Flasche gesteckt und man füllt soviel Wasser in das Reagenzglas, dass es gerade noch in der Flasche schwimmt. Nun wird das Reagenzglas wieder herausgenommen und mit einem Stück des Luftballons und dem Faden verschlossen. Dann wird das Reagenzglas wieder in die Flasche gesteckt. Die Flasche muss bis zur Kante mit Wasser gefüllt sein bevor sie mit dem Deckel verschlossen wird.

• 1 leere Punika Flasche,

• 1 Reagenzglas (oder ein anderes kleines Glasgefäß),

• 1 Luftballon,

• Mehrere Bleikügelche,

• Faden,

• Wasser,