Arbeitsblatt: Archimedisches Prinzip

Der Auftrieb Der statische Auftrieb 1. Das archimedische Prinzip Versuch: Gib einen Gegenstand der unter geht in ein wassergefülltes Gefäss, ohne dass er den Boden berührt. Bestimme seine Gewichtskraft ausserhalb und im Wasser und bestimme die Menge bzw. die Gewichtskraft des verdrängten Wassers. Archimedes war einer der bedeutendsten griechischen Gelehrten, der von 285 bis 212 v. Chr. Lebte. Das nach ihm benannte Prinzip lautet: • Wenn die Gewichtskraft des Körpers grösser ist als die Gewichtskraft des verdrängten Wassers, dann • Wenn die Gewichtskraft des Körpers gleich gross ist wie die Gewichtskraft des verdrängten Wassers, dann • Die Eintauchtiefe eines schwimmenden Körper entspricht Wassers. Von Archimedes berichtet man folgende Begebenheit: König Hieron II. von Syrakus hatte sich eine goldene Krone anfertigen lassen. Als sie fertig war, hatte er den Verdacht, dass der Goldschmied einen Teil des gelieferten Goldes für sich behalten und stattdessen billigeres Silber verwendet habe. Archimedes bekam den Auftrag, das zu überprüfen. Er durfte aber die Krone nicht beschädigen. Archimedes grübelte lange über das Problem nach und fand eine verblüffend einfache Lösung: Er liess sich vom König einen Klumpen Gold geben, der dasselbe Gewicht hatte wie die Krone. Beides hängte er an eine Waage. Goldklumpen und Krone waren im Gleichgewicht. Dann liess er Der Auftrieb eine Wanne mit Wasser füllen und senkte die Waageschalen samt Krone und Goldklumpen langsam hinein. Nun geschah etwas Erstaunliches: Die Waagschale mit dem Goldklumpen senkte sich im Wasser, die Krone hob sich. Auf sie wirkte eine grössere Auftriebskraft als auf den Goldklumpen. Sie konnte daher nicht aus reinem Gold bestehen, sondern es musste ein Stoff mit grösserem Volumen für das gleiche Gewicht beigemengt worden sein. 2. Der statische Auftrieb in der Luft Die Überlegungen von Archimedes können auch auf die Luft und somit auf den Flug eines Ballons übertragen werden: Auch hier erfährt ein Körper einen Auftrieb welcher der Gewichtskraft der verdrängten Luftmasse entspricht. Die Dichte von Luft beträgt ca. 1,3 g/dm3. Arbeitsanweisung: Trage in die folgende Abbildung die Kräfte ein, die auf den Ballon wirken: Welche Bedingungen müssen die Kräfte erfüllen, damit der Ballon schwebt, steigt oder sinkt? • Der Ballon schwebt, wenn • Der Ballon steigt, wenn • Der Ballon sinkt, wenn Was muss der Ballonpilot im Heissluftballon bzw. Gasballon tun, damit sein Ballon schwebt, steigt oder sinkt? Heissluftballon schweben steigen gasgefüllter Ballon Der Auftrieb sinken Tragkraft Berechne die Gewichtskraft der sich im Schulzimmer befindenden Luftmenge.