Stiftung PHÄNOMENTA Lüdenscheid

Cartesianischer Taucher

Lfdn Nr 40Erhöhe mit dem Pedal den Druck im Zylinder und beobachte den Taucher!

WORUM GEHT ES?
Der Cartesianische Taucher besteht aus einem großen transparenten Zylinder, der Flüssigkeit gefüllt ist. Im Inneren des Zylinders befindet sich eine Figur, die man als Taucher oder auch als Flaschenteufel bezeichnet.
Mit einer Fußpumpe kann der Besucher den Druck in der Flüssigkeitssäule vergrößern. Dann beobachtet er, dass der Taucher im Glaszylinder sinkt. Wird der Druck verringert, steigt der Taucher wieder auf. Mit etwas „Fußspitzengefühl“ kann man den Taucher auch in einer bestimmten Tiefe schweben lassen.

WESHALB IST DAS SO?
Der tauchende Flaschenteufel hat am Schwanzende eine kleine Öffnung und ist teilweise mit Flüssigkeit gefüllt. Die Flüssigkeitsmenge ist so eingerichtet, das das Teufelchen oben schwimmt. Da sich die Flüssigkeit kaum komprimieren lässt, wird der Druck von der Fußpumpe auf die Luft im Inneren des Flaschenteufels weitergeleitet. Die Luft wird zusammengedrückt, mehr Flüssigkeit dringt ein, der Taucher wird schwerer und sinkt.

Wird der Druck abrupt entlastet, dreht sich der Taucher beim Aufstieg um die eigene Achse. Dabei verdrängt die sich ausdehnende Luft im Flaschenteufel die eingedrungene Flüssigkeit, die über den um den Bauch gewundenen Schwanz entweichen kann und ihm auf diese Weise den Rotationsimpuls versetzt.

Mit etwas Geschick beim Drücken der Fußpumpe kann man die Größe der Flüssigkeitsmenge im Taucher so einstellen, dass er gerade schwebt. Dann sind Auftriebskraft und Gewichtskraft gerade im (labilen) Gleichgewicht.

Geschichte
Die Station hat übrigens ihren Namen von dem französischen Philosophen und Naturwissenschaftler René Descartes (1596 – 1650), der mit diesem Versuch das Archimedische Prinzip demonstriert hat.

Technik
Ein U-Boot besitzt so genannte Tauchtanks. Dies sind Tanks, die mit Wasser befüllt werden können, so dass die gesamte Dichte des Bootes so groß wird, dass es sinkt. Zum Auftauchen werden sie angeblasen, es wird also Pressluft in die Tanks geleitet, so dass das Wasser hinausgedrückt wird. Dadurch sinkt die gesamte Dichte des Bootes und es steigt auf.

Biologie
Viele Fische besitzen keine mit Pressluft betriebenen Tauchtanks, sondern eine Schwimmblase. Durch vergrößern oder verkleinern können die Fische leicht auf- und  abtauchen. Fische ohne Schwimmblase wie z. B. Welse leben auf dem Grund und können nur mit relativ hohem Kraftaufwand schwimmen.

Termine

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