... wie verändert sich der Wasserstand?
Sinkt der Wasserstand, steigt er oder bleibt er gleich?
Diese Aufgabe/Frage findet sich in den Weiten des Netzes sehr häufig. Die Antworten sind aus meiner Sicht nicht immer sofort verständlich. Am besten ist es, das Ganze einfach mal auszuprobieren. Das schafft Klarheit!
Was wird benötigt:
- Ein großes, mit Wasser gefülltes Gefäß mit gerade, glatten Wänden
- Filzstift
- Malerkrepp
- Plastikgefäß als Boot
- Steine (durchaus mehrere)
- Waage (nicht unbedingt)
Wie geht Ihr vor?
Das "Boot" wird ins Wasser gelassen. Vom Malerkrepp wird ein kleines Stück abgerissen und zur Markierung des Wasserstands von außen auf das Wassergefäß geklebt. Dabei sollte der aktuelle Wasserstand leicht oberhalb des unteren Rands des Krepps liegen (vgl. Foto unterhalb). Der aktuelle Wasserstand (1) wird mit dem Filzstift markiert. Jetzt füllt Ihr das "Boot" vorsichtig mit den Steinen (bei mir waren es drei Steine). Achtung, das das "Boot" nichts in Schieflage gerät. Wie erwartet steigt der Wasserstand. Das ist der Wasserstand Nummer 2, der auch entsprechend festgehalten wird. Im nächsten Schritt nehmt Ihr die Steine aus dem Boot heraus und lasst sie außerhalb des Bootes ins Wasser gleiten. Die Steine plumpsen auf den Grund des Gefäßes. Wieder haltet Ihr den Wasserstand (3) fest.
Jetzt müsste das so ungefähr aussehen wie auf dem nachfolgenden Bild!
Was ist passiert?
Das schwimmende "Boot" mit Steinen verdrängt natürlich Wasser. Durch die Wasserverdrängung steigt der Wasserstand im Gefäß an.
Das Gewicht der verdrängten Wassermenge entspricht dabei genau dem Gewicht des "Boots".
Das Gewicht des "Boots" setzt sich aus dem "Boot" selbst, der Luft im "Boot" und den Steinen zusammen. Aufgrund der vergleichsweise schweren Steine muss relativ viel Wasser verdrängt werden bis Auftriebskraft und Erdanziehungskraft im Gleichgewicht sind. Die verdrängte Wassermenge, die auf die Steine zurückzuführen ist, ist deutlich größer als die Steine Raum einnehmen. Haben Steine doch eine größere Dichte als Wasser.
Außerhalb des "Bootes" schwimmen die Steine nicht. Unter der Wasseroberfläche verdrängen sie auch Wasser, aber nur genau so viel wie sie Raum einnehmen. Mehr geht nicht. Die verdrängte Wassermenge ist wesentlich kleiner als zuvor. Das führt dazu, dass der Wasserstand fällt.
Wesentlich für das Verstehen des Artikels sind die Grundlagen zum "Schwimmen und Sinken". Lest Euch das entsprechende Büchlein durch und es sollte alles klar sein :)
