Der Cartesische Taucher

Das Backölfläschchen senkt sich beim Drücken nach unten und steigt wieder hoch, sobald der Druck nachlässt. Der Wasserstand im Backölfläschchen steigt, wenn das Fläschchen sinkt und hebt sich, wenn das Fläschchen aufsteigt. Die Fotos an der seite zeigen die Ausgangssituation ohne Druck und die Situation, wo das Fläschchen gerade beginnt, abzusinken.

Man füllt die Plastikflasche randvoll mit Wasser. Das Backölfläschchen füllt man etwa ein fünftel voll mit Wasser auf. Jetzt gibt man das Backölfläschchen mit der Öffnung voran in die Flasche. Es muss gerade an der Oberfläche schwimmen. Jetzt verschraubt man die Fasche und drückt seitlich auf die Flasche.

• Eine stabile Plastikflasche,

• Ein Backölfläschchen (auf dem Foto ist ein Backölfläschchen mit einem farbigen Klebestreifen),

• Der Wasserstand im Fläschchen muss gut eingestellt werden.
• Die Flasche muss wirklich randvoll mit Wasser gefüllt werden.
• Die Flasche darf nicht zu fest, aber auch nich zu flexibel sein.

Was fachlich hinter dem Versuch steckt

Der Versuch ist eine Variante des Punika-U-Bootes. Durch Druck auf die Flasche wird das Luftvolumen in dem Backölflaschchen verringert. Dadurch verändert sich der Auftrieb des Backölfläschchens.

Es gibt zwei verschiedene Möglichkeiten, den Versuch zu erklären:

1. Man betrachtet das Backölfläschchen und die darin enthaltene Luft als ein Ganzes. Das Volumen dieses aus Glas und Luft zusammengesetzten Körpers verringert sich bei Druck von außen. Dadurch verdrängt der Körper weniger Wasser und erfährt geringeren Auftrieb. Die Gewichtskraft des Körpers ist unabhängig vom Druck.

2. Man betrachtet das Backölfläschchen, die darin enthaltene Luft und das darin befindliche Wasser als einen Körper. Dieser Körper hat immer das gleiche Volumen, aber je nach druck unterschiedliche Masse. Die Auftriebskraft bleibt also gleich (weil immer gleich viel Wasser verdrängt wird) aber die Gewichtskraft nimmt bei Druck von außen zu.

Was der Versuch mit dem Alltag zu tun hat

Cartesische Taucher gibt es unter dem Namen "Flaschenteufel" in ausgefallenen Spielzeugläden zu kaufen. Sie haben die Form eines Teufels. Das Wasser dringt hier durch eine Öffnung im Schwanz in den Teufel ein. Der Schwanz ist als Röhre um den Körper herum geschlungen. Wenn Wasser aus dem Teufel ausgestoßen wird, also beim Aufsteigen, dreht sich der Teufel. Dies ist eine Folge des Rückstoßprinzips, das beim Luftballonauto erklärt ist.

Der Versuch lässt sich sehr gut in einen Zaubertrick einkleiden, indem man das Drücken auf die Flasche bei der Versuchsdurchführung unerwähnt lässt. Wie von magischer Hand kann der Taucher auf Kommando des Lehrers/der Lehrerin bewegt werden. Der Versuch zeigt im Gegensatz zu vergleichbaren Versuchen mit Tauchern in Glasflaschen, bei denen von oben gedrückt wird, dass es auf die Richtung des Drückens gar nicht ankommt.

Rita Wodzinski