Der Auftrieb Matthias Taschwer. Ziele

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1 Der Auftrieb Matthias Taschwer Phase 1: Vorstellung, Erklärung des Stundenablaufs, Widerholung Dichte, Einführung Auftrieb, Einteilung der SchülerInnen in Gruppen zu max. 4 Personen. Dauer: ca. 10 min. Phase 2: Stationenbetrieb mit vier Stationen. (siehe Arbeitsblätter) Station 1: Ei im Wasser und Salzwasser. Station 2: Finger und Waage. Station 3: Flasche mit Löchern in unterschiedlicher Höhe. Station 4: Plastilin in Wasser. Dauer: ca. 30 min. Phase 3: Es werden für jeden Schüler/jede Schülerin 4 wichtige Merksätze der Physik ausgeteilt. Jeder Satz passt genau zu einem Experiment der 4 Stationen. Gemeinsam wird erarbeitet welcher Satz zu welcher Station passt. Dauer: ca. 10 min. Ziele Nachdem den SchülerInnen die Begriffe Masse, Volumen und Dichte bereits erklärt wurden, ist es mein Ziel, ihnen das Archimedische Prinzip und die Auftriebskraft verständlich zu machen. Dabei sollen den SchülerInnen vor allem folgende Zusammenhänge klar werden: 1. Die Auftriebskraft ist nur vom Volumen abhängig. 2. Ob ein Körper schwimmt oder untergeht, hängt davon ab, ob seine Dichte kleiner oder größer ist als die der Flüssigkeit. 3. Ein Körper wird genau um soviel leichter, wie das von ihm verdrängte Wasser wiegt. 4. Der Druck im Wasser steigt mit zunehmender Tiefe.

2 STATION 1 Das schwebende Ei Fülle das Glas mit Wasser. Lasse das Ei vorsichtig ins Wasser gleiten. Gib nun Salz ins Wasser. Was passiert mit dem Ei? Wie ist das erklärbar? Feld 1 STATION 2 Warum kann ein Schiff schwimmen? Forme aus Plastilin eine Schale. Wer schafft es, dass die Schale schwimmt? Anschließend quetscht euer Schiff zusammen und probiert ob es noch immer schwimmt. Das Plastilin ist immer gleich schwer. Dennoch kann es einmal schwimmen, einmal nicht. Woran liegt das? Feld 2

3 STATION 3 Der Druck im Wasser Einer hält den Trichter, der andere füllt die Flasche bis oben mit Wasser. Aus den drei Löchern spritzt jetzt Wasser. Was kannst du dabei beobachten? Spritzt das Wasser überall gleich stark heraus?... Womit hängt das zusammen?... Feld 3. STATION 4 Wasser schwerer machen Schreibe auf, wie viel Gramm die Waage auf der die Wasserschüssel steht, anzeigt? Tauche nun den Finger ins Wasser und achte auf die Anzeige. Was fällt dir auf? Um wie viel Gramm hat sich die Anzeige verändert? Feld 4

4 Welcher Merksatz passt zu welcher Station? Die Auftriebskraft wird größer, wenn die Dichte der Flüssigkeit größer wird. Ob ein Körper schwimmt oder untergeht, hängt also davon ab, ob seine Dichte kleiner oder größer ist als die der Flüssigkeit. Das Wasser kann mit Hilfe der Auftriebskraft Körper tragen. Dadurch wird der Körper scheinbar leichter und das Wasser schwerer. Wichtig: Der Körper wird um soviel leichter, wie die von ihm verdrängte Wassermenge wiegt! Die Auftriebskraft ist nur vom Volumen des eingetauchten Körpers abhängig. Der Druck steigt mit der Wassertiefe. Dieser Druckunterschied erzeugt den Auftrieb. Fangfrage: Was erzeugt eine größere Auftriebskraft, ein Fußball oder ein Panzer?

5 Das Archimedische Prinzip Archimedes wurde ca. 285 v. Chr. in Syrakus auf Sizilien geboren. (Sizilien gehörte zu diesem Zeitpunkt noch zu Griechenland.) Er lebte zur Zeit der Punischen Kriege ( 287 v. Chr. Bis 212 v. Chr.) zwischen Karthago und Rom. Trotzdem war es ihm möglich ein Studium in Alexandria zu absolvieren. Nach diesem Studium kehrte er nach Syrakus zurück. Archimedes leistete bedeutende Beiträge zur Mathematik, Physik und den Ingenieurwissenschaften. Neben vielen Erfindungen und Entdeckungen, wie z.b. die Berechnung des Inhaltes krummliniger Flächen und Körper, und des Auftriebes (Archimedisches Prinzip), erfand er, während der Belagerung Syrakus durch die Römer, Kriegsmaschinen. Nachdem die Römer Syrakus besetzt hatten, wurde Archimedes im Jahre 212 v. Chr. von einem römischen Soldaten erschlagen Die Krone des Königs Hieron II Archimedes war durch König Hieron II von Syrakus, beauftragt worden zu prüfen, ob dessen Krone aus reinem Gold sei. Die Krone durfte jedoch nicht zerstört werden. Zuerst fand er keine Antwort auf diese Frage, bis ihm eines Tages beim Wannenbad der Gedankenblitz traf. Archimedes hatte die Badewanne aus Versehen bis zum Rand mit Wasser gefüllt. Als er hinein stieg lief sie über und er erkannte, dass sein Körper genau die Menge an Wasser verdrängte, die sein Körpervolumen in der Flüssigkeit einnahm. Noch unbekleidet eilte er mit dem Ruf Heureka!" (was soviel heißt wie Ich habe es gefunden!") zu seinem König. Hieron II stellte Archimedes seine Königskrone und einen Goldbarren mit dem gleichen Gewicht, wie dem der Krone, zur Verfügung. Archimedes begann mit seinem Experiment und stellte fest, daß die Krone mehr Wasser verdrängte als der Goldbarren. Der Goldschmied hatte seine Arbeit also nicht ehrlich verrichtet. Er hatte dem Gold billigeres Silber (mit geringerer Dichte) beigemischt. Die Krone und ein gleichschwerer Goldbarren werden an eine Balkenwaage gehängt, sodass sich die Waage im Gleichgewicht befindet. Werden nun Krone und Gold gleichzeitig in die gleiche Flüssigkeit getaucht, so erfahren beide Gegenstände zusätzlich eine Auftriebskraft, die ihrem Volumen entspricht. Daher bleibt der Waagebalken nur dann in der Horizontalen, wenn beide Gegenstände das gleiche Volumen besitzen und damit aus dem gleichen Material bestehen. Quelle:

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