Big Bang 2, Schulbuch

94 12 Druck in Flüssigkeiten Auf alles im Wasser wirkt eine Kraft nach oben, die man Auftriebskraft oder kurz Auftrieb nennt. Ursache ist der nach unten zunehmenden Wasserdruck ( A11 ). Weil die Wassermoleküle frei beweglich sind, geben sie den Druck in alle Richtungen weiter, also nicht nur nach unten, sondern auch auf die Seite und sogar nach oben. In B 12.15 a siehst du einen Quader im Wasser. Die Pfeile zeigen die Kräfte an, die auf jeden Quadratzentimeter wirken. Mit dem Druck nehmen auch diese Kräfte zu. Links und rechts sind sie immer gleich groß und heben einander auf. Die Kraft von unten ist aber größer als die von oben. In Summe entsteht daher eine nach oben gerichtete Kraft – der Auftrieb ( b ). Wie der Auftrieb durch den mit der Tiefe zunehmenden Wasserdruck entsteht B 12.15 Eingetauchte Objekte werden daher scheinbar leich- ter! Die Auftriebskraft entspricht dem Gewicht des ver- drängten Wassers. Das nennt man nach seinem Ent- decker das Gesetz von Archimedes . Und hier kommt die Dichte ins Spiel ( Kap. 3.2 ). Die Dichte der Arm- banduhr ist zum Beispiel größer als die von Wasser. Die Gewichtskraft gewinnt, die Uhr sinkt zu Boden ( B 12.16 a ). Beim Fisch gleichen sich die Kräfte aus und er schwebt ( b ). Die Dichte der Quietschente ist kleiner als die von Wasser ( c ), daher steigt sie auf. An der Wasseroberfläche taucht sie weniger stark ein. Des- halb sinkt der Auftrieb und sie schwimmt ( d ). Dassel- be gilt auch für einen Plastikball ( A11 ). Mit Hilfe des Auftriebs lässt sich auch das Rätsel mit der Krone lösen ( 1  Info: Heureka! ) und die Funktion der Schwimmblase erklären ( 1  Info: Luftballon im Bauch; 1  Info: Flaschentaucher ). Wie sich ein Objekt im Wasser verhält, hängt von Auftriebskraft und Gewichtskraft ab. B 12.16 Heureka! Die Sache mit der Krone ( A10 ) lässt sich mit Hilfe des Auftriebs einfach lösen. Dazu brauchst du allerdings einen Klumpen reinen Goldes, der genau so schwer ist wie die Krone ( B 12.17 a ). Gold hat eine viel höhere Dichte als unedle Metalle (siehe T 3.3 , S. 23 ). Bei glei- chem Gewicht hat es daher ein geringeres Volumen und im Wasser weniger Auftrieb . Angenommen die Krone ist nur vergoldet und innen aus Blei. Wenn du beides ins Wasser tauchst ( b ), dann bekommt die Kro­ ne mehr Auftrieb und steigt auf. Wie die Geschichte ausgegangen ist, ist übrigens nicht bekannt. Das passiert, wenn die Krone nicht aus echtem Gold ist. Die Größe der Kräfte ist nicht maßstäblich dargestellt. B 12.17 Luftballon im Bauch Tierisches Gewebe ist dichter als Wasser . Deshalb müsste ein Fisch ständig mit seinen Flossen herum- wacheln, um nicht auf den Boden zu sinken. Lästig! Die Schwimmblase wirkt wie ein Luftballon im Bauch und verringert die Dichte des Fisches auf Wasser­ dichte. Nun schwebt er mühelos dahin ( B 12.18 a ; A8 ). Wenn er auftauchen möchte, füllt er die Blase mit mehr Luft. Dadurch bläht sich der ganze Fisch ein wenig auf und verdrängt mehr Wasser ( b ). Der Auf­ trieb nimmt zu , und der Fisch steigt. Abtauchen funktioniert umgekehrt – der Fisch lässt Luft aus der Schwimmblase ab. Wie die Schwimmblase funktioniert: Der Effekt des Aufblähens ist übertrieben dargestellt. B 12.18 Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv