Eintauchtiefe von Luftballons

Das sog. "Archimedische Prinzip" lässt sich mit Wasser, welches in Wasser eintaucht am besten erklären und ist für Kinder so unter Umständen auch einleuchtend. Dafür eignen sich Luftballons wunderbar, weil sie ein geringes Eigengewicht haben, sich nahezu in jedem Haushalt befinden und den Kindern einfach Spaß machen.

Wir benötigen:

3 Luftballons
ein mit Wasser gefülltes Becken

Wie gehen wir vor?

Wir nehmen einen Luftballon, füllen ihn mit ein bisschen Wasser und blasen ihn noch mit Luft auf. Anschließend geben wir ihn in das Wasserbecken. Wir wiederholen die Vorgehensweise für die beiden anderen Luftballons, wobei wir bewusst unterschiedliche Mengen von Wasser und Luft verwenden.

Was beobachten wir?

Alle Luftballons schwimmen. Der Wasserstand in jedem Luftballon und der Wasserstand im Becken befinden sich jeweils auf einer Linie. Der "luftige" Teil der Luftballons ragt immer aus dem Wasser heraus. Wenn man genau hinschaut, können wir erkennen, dass die Luftballons unterschiedlich tief ins Wasser sinken.

3 schwimmende Luftballons mit unterschiedlicher Eintauchtiefe

Warum ist das so?

Luft schwimmt auf Wasser. Deshalb befindet sich auch im Luftballon die Luft immer über dem Wasser, d.h. oben (vgl. "Luft sichtbar machen").

Es ist die leichte Luft, die die Luftballons zum Schwimmen bringt. Damit der Luftballon schwimmt, muss er ziemlich genau so viel Wasser verdrängen, wie er selber in sich hat. Denn dann hat das Gewicht der verdrängten Wassermenge das Eigengewicht des Luftballons erreicht und Auftrieb und Erdanziehungskraft sind im Gleichgewicht. Aus diesem Grund bilden der Wasserstand in den Luftballons und im Becken eine Linie.

Luftballons, die nur Wasser und keine Luft enthalten, schwimmen nicht! Sie schweben im Wasser (vgl. Experiment "Wie viel Wasser wird verdrängt?")

Die Eintauchtiefe der Luftballons hängt von der Wassermenge im Verhältnis zur Größe des Luftballons ab.

Je mehr Luft sich bei gleicher Wassermenge im Luftballon befindet, desto größer wird der Luftballon. Je größer der Luftballon ist, desto weniger tief sinkt er, weil er durch seine Größe auch bei geringer Eintauchtiefe die benötigte Wassermenge verdrängt.

Jetzt können wir noch den Bogen zur Dichte spannen: Der große Luftballon hat mithin die kleinere Dichte. Das Gewicht des Luftballons verteilt sich auf wesentlich mehr Raum, vgl. "Was ist Dichte?" und "Wann schwimmt etwas?"

Zurück zu Schwimmen und Sinken!