Der Auftrieb von Körpern in Wasser und Luft

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  • Ein Gasballon schwebt im wolkenlosen Himmel.

  • Ein Floß schwimmt in einem Fluss und kann viele Menschen tragen.

  • Im toten Meer kann man sogar beim Schwimmen Zeitung lesen!

  • Die Tiefgangsmarkierung am Bug eines Schiffes.

  • Ein U-Boot fährt in den Hafen ein.

  • Eine Forelle schwebt im Wasser.

Versuch: Wasserverdrängung und Tragfähigkeit

Aufbau
  • Kunststoffzylinder mit Liter-Markierungen. Verschiedene Plastikflaschen eintauchen (1,5l 1l 0,5l) und mit Gewichten belasten.
  • Geht das auch mit Glasflaschen?
  • Ein Holzklotz schwimmt auch. Wie schwer ist er? Wieviel Wasser kann er verdrängen?
  • Ein Stein sinkt.
Ergebnis

"archimedisches Prinzip"

Dichte von Stoffen

  • Würde auch der halbe Holzklotz schwimmen? Oder ein doppelt so großer?
  • Würde auch die eine Hälfte des Steins untergehen?

Es kommt auf das Verhältnis von Masse und Volumen an!


Aufgaben

Ein Floß

Anton und Paula haben aus vielen Baumstämmen ein Floß gebaut. Schwimmt es ohne zusätzliche Beladung im Wasser, so verdrängt es 250 Liter Wasser. Lädt man ganz voll, bis es ganz unter Wasser ist, verdrängt es 500 Liter Wasser.

  • Paula und Anton wollen das Floß an Land tragen. Meinst du, sie können das Floß anheben?
  • Zusammen wiegen Anton und Paula 110kg. Ihre Eltern wiegen 90kg und 60kg. Kann die ganze Familie auf dem Floß fahren?
  • Wie tief sinkt das unbeladene Floß ins Wasser? Zeichne einen Baumstamm, wie er im Wasser schwimmt.
  • Welche Dichte hat das Holz der Baumstämme?

Das Tote Meer

Das tote Meer ist ein sehr salzhaltiger See zwischen Israel, Palästina und Jordanien. Ein Kilogramm Wasser enthält ein Drittel Salz.

Füllt man eine 1l-Plastikflasche mit "normalem" Wasser, so schwimmt sie und verdrängt nur 800ml Salzwasser.

  • Wieviel wiegt ein Liter Salzwasser? Wie groß ist die Dichte des Salzwassers?
  • Wie würde das Floß von Anton und Paula hier schwimmen? Kann die ganze Familie hier auf dem Floß stehen?

Ein Fisch

Haie müssen sich fortbewegen, um nicht zu Boden zu sinken. Ohne Bewegung ihrer Flossen sinken sie zu Boden. Viele andere Arten von Fischen, zu denen auch Forellen und Barsche gehören (die Knochenfische) haben dagegen im Innern eine Schwimmblase, die mit Luft gefüllt ist.

  • Was bringt den Knochenfischen die Schwimmblase für einen Vorteil?

Eine Forelle hat eine Masse von 550g und verdängt ohne Schwimmblase 530ml Wasser.

  • Wie groß muss ihre Schwimmblase sein?

Ein Gasballon

Ein Gasballon, mit dem auch Menschen fahren können, ist in der Regel mit Helium gefüllt. Das ist ein Gas, das "leichter als Luft" ist. Ein Liter Helium hat eine Masse von etwa 0,2 Gramm. Ein Liter Luft dagegen wiegt etwa 1,3 Gramm.

  • Wieviel Gramm kann ein Liter Helium tragen?
  • Wieviel Liter Helium braucht man, um zwei Menschen und einen Korb mit 250kg hochzuheben?

Auch kleine Luftballons kann man mit Helium füllen, so dass sie fliegen können.

  • Was meinst du, wieviele von diesen Helium gefüllten Ballon bräuchtest du, um mit Ihnen abzuheben?

Fliegt man mit einem Gasballon durch die Luft, so kann man nur schlecht steuern. Es gibt aber die Möglichkeit absichtlich zu Steigen oder zu Sinken.

  • Was meinst du, wie das funktionieren könnte?


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