Abtrieb stärker als Auftrieb

Das ist mal ein richtig tolles und ein ganz anderes Wasserexperiment für Kinder zu Schwimmen und Sinken - wohl eher etwas für ältere Kinder!

Ein Tischtennisball schwimmt normalerweise im Wasser. Meinen Kindern habe ich gesagt, dass ich es schaffe, einen Tischtennisball unter Wasser zu halten, ohne dass ich oder irgendetwas ihn festhält. Das Interesse war sofort da!

Erst haben wir den Schwimmtest in einem Trichter gemacht. Der Auftrieb ist so groß, dass der Tischtennisball so gut wie nicht ins Wasser eindringt.

Das eigentliche Experiment funktioniert wie folgt:

Die Kinder halten im leeren Trichter den Tischtennisball unten fest. Dann halten sie den Trichter über eine Schüssel und kippen Wasser in den Trichter. Wenn der Trichter mit Wasser gefüllt ist, lassen sie den Ball los. Der Tischtennisball bleibt tatsächlich unter Wasser und schwimmt nicht. Das Wasser läuft langsam unten aus dem Trichter heraus.

Wenn die Kinder den Trichter mit einem Finger unten zuhalten, dann dauert es gar nicht lange und es macht PLOPP: Der Tischtennisball springt nach oben und schwimmt dann. 

Was ist passiert?

Wenn die untere Öffnung des Trichters verschlossen ist, befindet sich rings um den Tischtennisball Wasser und der Auftrieb zwingt den Ball nach oben.

Bei offener Öffnung war ich - wie viele andere - davon ausgegangen, dass der Auftrieb zu klein ist bzw. fehlt. Der Auftrieb ist aber unvermindert groß.

ABER: Weil das Wasser abfließen kann, hat man es auch mit Strömungen um den Tischtennisball zu tun - ähnlich wie bei den Luftströmungen bei einem Flugzeugflügel - nur sind es hier Wasserströmungen.

Das Wasser strömt über die untere Tischtennisballhälfte schneller als über die obere. Das ist so, weil das Wasser zum Abfließen wenig Platz hat. So entsteht aufgrund der unterschiedlichen Wasserströmung eine zusätzliche sog. Abtriebskraft. 

Die Abtriebskraft kompensiert hier die Auftriebskraft: Der Tischtennisball bleibt unter Wasser.

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