Selbstbau eines Überlaufgefäßes – Versuch

Das Archimedische Prinzip – einfach erklärt

Ein Messbecher ist schnell hergestellt

Ein großer Messbecher lässt sich unkompliziert aus einer dickwandigen Fasche aus Plaste herstellen. Zuerst schneidet Ihr die Öffnung der Flasche mit einem scharfen Messer oder ähnlichem ab. Die Flasche solltet Ihr wegen der Stabilität oberhalb des sich nach oben verjüngenden (konisch) Teils zerlegen. Um sich nicht zu verletzen, glättet Ihr  am besten den Schnittrand mit Schmirgelpapier. Nun erfolgt die Kalibrierung des Messbechers. Die Masse des Messbechers könnt Ihr mit einer Waage ermitteln. Anschließend füllt Ihr schrittweise Wasser ein, damit sich die Masse, um 100 Gramm, um 200 Gramm, 300 Gramm und so weiter, vergrößert. Jedesmal markiert Ihr die Füllstandshöhe an der Plasteflasche. Zwischen diesen Markierungen könnt Ihr mittig kleinere Striche zeichnen. Dadurch sind die Teilvolumen also beispielsweise 150 Gramm oder 250 Gramm ablesbar. Nun beschriftet Ihr die Skala. Alternativ kann die Skala aufgelebt werden. Die geklebte Skala sollte durch Überstreichen mit farblosem Lack, durch Imprägnierung oder mit transparenter Folie überklebt werden. Damit wird die Skala vor dem Aufweichen geschützt.

Aus dem Messbecher wird ein Überlaufgefäß

Um ein Überlaufgerät zu bauen, benötigt Ihr einen Trinkhalm. Diesen klebt Ihr einige Zentimeter unter der oberen Öffnung des Messbechers, nachdem die entsprechende Öffnung in der Größe eines Trinkhalms gebohrt oder geschnitten wurde. Das Gefälle des Trinkhalms müsst Ihr schräg nach unten richten. Das selbstgebaute Überlaufgefäß ist für Experimente mit größeren Körpern geeignet. Wollt Ihr beispielsweise das Volumen eines nicht zu kleinen Steins bestimmen; dann füllt den Wasserstand bis zum Trinkhalm auf.  Nun legt Ihr  den Stein in den Messbecher. Die Menge an Wasser, welche aus dem Trinkhalm fließt, entspricht dem Volumen des Steins.

Der selbst gebaute Messbecher eignet sich gut, um das Archimedischen Prinzip zu demonstrieren. Doch was besagt dieses Prinzip?

Das Archimedische Prinzip

Im Winter treibt Eis auf dem Wasser, ein Stück Holz schwimmt in der Regel auch. Wieso ist das eigentlich so? Legt Ihr einen Körper ganz oder teilweise in Flüssigkeit, verdrängt der Körper die Flüssigkeit. Der  Körper scheint zu schweben und einen Teil seiner Gewichtskraft einzubüßen. In der Flüssigkeit begegnet der Körper einer Kraft, die der Gewichtskraft der Erde entgegenwirkt. Die Gewichtskraft wird als Auftriebskraft bezeichnet. Die Gewichtskraft des Körpers und die Auftriebskraft der Flüssigkeit sind vom Betrag her gleich groß – das wird als Archimedisches Prinzip bezeichnet.

Ein Experiment – Eiswürfel im Messbecher

Angenommen wir bestücken unseren selbst erstellten Messbecher mit einigen Eiswürfeln, anschließend füllen wir den Messbecher bis zum Rand mit Wasser. Läuft das Glas über oder nicht, wenn das Eis schmilzt? Interessant wird die Beantwortung dieser Frage im Zusammenhang mit dem gefürchteten Treibhauseffekt: Ändert sich der Meeresspiegel beim Schmelzen der Polkappen tatsächlich? Bei unserem Mini-Experiment, stellen wir fest, der Messbecher läuft nicht über. Eis, das in einer Flüssigkeit oder im Meer schwimmt, wie etwa am Nordpol (Arktis), verändert den Meeresspiegel nicht. Ganz anders sieht es mit den Eisbergen aus, welche sich auf dem Land befindet und die schmelzen. Das Wasser fließt ins Meer und lässt den Meeresspiegel steigen. Dieses Problem besteht in der Antarktis also am Südpol.