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 pme033  Warum schwimmen Körper
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 Hierzu verfügbare Medien ...
 GIF-Medien zum Direktausdruck
 Farbfolie    Lösungsfolie    Kopiervorlage
 
 pme003  Masse und Gewichtskraft
 pme031  Bestimmung der Dichte
 pme041  Wann schweben Körper
 
 
 
 
 
 Informationen zum Mediensatz
Zunächst mal schwimmen alle Körper, die eine geringere Dichte haben als die Flüssigkeit, in die man sie eintaucht. Es kommt dabei neben der Masse / Gewichtskraft auch auf das (eingetauchte) Volumen bzw. die Flüssigkeits-Verdrängung des Körpers an.
In einem einfachen Mess-Versuch lässt sich dies nachvollziehen. Ein Holzklotz belastet die Federwaage mit einer bestimmten Gewichtskraft G. Setzt man den Holzklotz auf die Wasseroberfläche, so taucht er nur zum Teil im Wasser ein und schwimmt. Die Federwaage würde in diesem Zustand den Wert 0 anzeigen. Der Auftrieb wirkt der Gewichtskraft entgegen und beim schwimmenden Körper heben sich Gewichtskraft und Auftriebskraft gegenseitig auf, so dass der eingetauchte Körper nicht weiter sinkt (oder aufsteigt).
Es gilt also der "Gleichgewichtszustand" G = FA (Gewichtskraft = Auftriebskraft).
Ursache der Auftriebskraft ist die Flüssigkeits-Verdrängung, Die mit einem Überlauf-Gefäß ermittelt werden kann, wie bei der Dichtebestimmung nach der Verdrängungsmethode (pme031). Dabei entspricht die Gewichtskraft der verdrängten Flüssigkeit genau der Auftriebskraft FA und somit gilt FA = GvF (Auftriebskraft eines Schiffs = Gewichtskraft der verdrängten Flüssigkeit), oder auch G = GvF (Gewichtskraft eines Schiffs = Gewichtskraft der verdrängten Flüssigkeit).
Genau genommen genügt das Messen des Verdrängungs-Volumens, um die Auftriebskraft bestimmen zu können. Dabei gilt in etwa 1 dm3 bzw. 1 Liter Wasser entspricht 10 N Gewichts- / Auftriebskraft (genauer Wert G = m • g ergibt 9,81 N).
Wie kann man sich den Funktions-Zusammenhang bildlich vorstellen? Ein in eine Flüssigkeit eingetauchter Körper "nimmt sich" zum Schwimmen zunächst einmal soviel Volumen, bis dabei der Dichte-Wert der Flüssigkeit erreicht wird (Dichtewert = Masse : eingetauchtes Volumen, bei Wasser also ca. 1kg pro dm3). Ist das Volumen des Körpers damit noch nicht "aufgebraucht", so ragt der Rest aus der Flüssigkeit heraus und der Körper schwimmt, ansonsten geht er unter. Schiffe benötigen, um schwimmen zu können, nur eine entsprechend große Verdrängung, die das Schiff aus dem Wasser "hebt".
Tipps zum Mediensatz:  Es ist vorgesehen, dass der Schüler das Arbeitsblatt selbst ausfärbt und ergänzt. Sollten Sie mehr Informationen wünschen, so können Sie die Farbfolie im Graustufen-Modus als Kopiervorlage ausdrucken.
Tipps zum Whiteboard-Einsatz:  Die Mediendarstellung kann im Browser mit der Tastenkombination [Strg] + Plustaste oder Minustaste oder mit [Strg] und dem Mausrad vergrößert oder verkleinert werden, um dann erklärend in die projizierte Folie oder das Arbeitsblatt hinein zu arbeiten. Mit der Software des Smartboards / Aktivboards können Medien-Bereiche (vorerst) abgedeckt werden oder weitere Erklärungen angebracht werden. So lässt sich z.B. auch ein Arbeitsblatt in der Projektion einfärben oder (gemeinsam) ausfüllen.
Tipps zur OH-Projektion: Wenn Sie von der Kopiervorlage eine s/w-Kopierfolie erstellen, können Sie diese bei der gemeinsamen Erarbeitung vervollständigen. Die Farbfolie setzen Sie dann eventuell erst bei der Zusammenfassung oder Wiederholung ein. Wenn Sie die Farbfolie zur Projektion in eine "gute" Klarsichtfolie stecken, können Sie auch auf dieser Klarsichtfolie Eintragungen zur Projektion "in die Folie" machen, ohne sie zu zerstören.