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Auftrieb in Gasen 03:35 min

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Transkript Auftrieb in Gasen

Du hast sicherlich schon einmal eine Postkarte mit einem Ballon auf Reisen geschickt. Doch wie fliegt diese ohne Motor, Flügel oder Propeller? Dies werde ich dir mit dem Auftrieb in Gasen erklären. Du weißt, dass auf jeden Körper in einer Flüssigkeit neben der Gewichtskraft eine weitere Kraft in entgegengesetzte Richtung wirkt, die Auftriebskraft. Der griechische Gelehrte Archimedes erkannte dieses Prinzip schon etwa 250 Jahre vor Christus und formulierte dazu folgendes Gesetz: „Der Betrag der Auftriebskraft, die auf einen Körper wirkt und der Betrag der Gewichtskraft, die auf die verdrängte Flüssigkeit wirkt, sind gleich groß.“ Sehen wir uns im Experiment an, ob das Gesetz von Archimedes auch für Gase gilt. Dafür brauchen wir eine mit Gas gefüllte Glaskugel, eine Balkenwaage, ein Gegengewicht und eine Vakuumglocke. Wichtig ist, dass Glaskugel und Gegengewicht nicht das gleiche Volumen haben. Das Gegengewicht wird so an der Balkenwaage platziert, dass es die Glaskugel ausbalanciert. Gegengewicht und Glaskugel sind dann im Gleichgewicht. Wir stülpen nun eine Vakuumglocke darüber und pumpen die Luft, also das umgebende Gas, ab. Die Glaskugel sinkt nach unten. Aber wie kann das sein? Sie besitzt doch die gleiche Masse wie das Gegengewicht? Hier kommt wieder das Gesetz von Archimedes ins Spiel. Schauen wir, was passiert ist. Genau wie in Flüssigkeiten, erfahren Körper in Gasen, wie beispielsweise Luft, auch einen Auftrieb, denn auch hier verdrängt das Volumen eines Körpers eine gewisse Gasmenge. Wie groß diese Auftriebskraft ist, beschreibt wiederum das Gesetz von Archimedes: „Der Betrag der Auftriebskraft, die auf einen Körper wirkt, ist so groß wie der Betrag der Gewichtskraft, die auf die verdrängte Gasmenge wirkt.“ Das Volumen unserer Glaskugel ist größer als das des Gegengewichtes. Sie kann also mehr Luft verdrängen. Und der Betrag der Auftriebskraft, die auf die Kugel wirkt, ist deshalb größer. Im Vakuum, wo keine Luft verdrängt werden kann, gibt es auch keinen Auftrieb. Daher sinkt unsere Glaskugel nun. Wie auf die verdrängte Gasmenge, wirkt auch auf jeden Körper im Gas eine Gewichtskraft. Wie sich der Körper verhält, bestimmt der Betrag dieser Gewichtskraft. Genau wie beim Auftrieb in Flüssigkeiten, kann anstelle dieser beiden Kräfte auch die Dichte des Körpers und des umgebenden Gases verglichen werden. Für den Körper gilt dann, er sinkt, wenn der Betrag der Gewichtskraft größer ist als der der Auftriebskraft. Die Dichte des Körpers ist dann größer als die Dichte des Gases. Und er schwebt, wenn beide Beträge und Dichten gleich groß sind. Der Körper steigt, wenn der Betrag der Auftriebskraft größer ist als die Gewichtskraft. Die Dichte des Körpers muss dafür geringer sein als die Dichte des Gases. Nun haben wir alle Zustände für den Auftrieb in Gasen kennengelernt. Das gilt auch für unseren Luftpostballon. Er steigt nur auf, wenn das vom Ballon eingeschlossene Gas eine geringere Dichte hat als das verdrängte Gas. So ein Gas ist zum Beispiel Helium. Füllen wir damit unseren Ballon, können wir unsere Postkarte auf Reisen schicken.

1 Kommentar
  1. Default

    Gutes video

    Von Mitch Merz, vor 10 Monaten