Auftrieb

Die Gondeln bewegen sich auf dem Wasser. Sie haben eine Geschwindigkeit und werden durch Reibung gebremst. Doch warum schwimmen sie überhaupt?
Die Antwort heißt Auftrieb und wurde schon vor über 2200 Jahren von Archimedes gefunden. Das Archimedische Prinzip lautet: Die Auftriebskraft eines Körpers in einem Medium ist genau so groß wie die Gewichtskraft des vom Körper verdrängten Mediums. Dieses Prinzip gilt in allen Flüssigkeiten und Gasen, deshalb schwimmen Schiffe und fliegen Heißluftballons.
Die physikalische Erklärung beruht auf der Tatsache, dass wenn ich tiefer in ein Medium eintauche mehr von dem Medium über mir ist und deshalb ein größeres Gewicht auf mir lastet (das ist gleichbedeutend mit steigendem Druck bei steigender Tiefe). Bei einem ausgedehnten Körper lastet nun auf der Oberseite ein kleineres Gewicht (kleinerer Druck) als auf der Unterseite und deshalb steigt der Körper nach oben. Voraussetzung dafür ist allerdings, dass die Dichte, also die Masse pro Volumenseinheit, geringer ist als die des umgebenden Mediums. Ansonsten würde die Schwerkraft ein Absinken bewirken, da der Auftrieb dann nicht ausreicht.
Es gibt zur Entdeckung des Auftriebs auch eine nette Anekdote von Archimedes: Er sollte feststellen, ob die Krone eines Königs wie bestellt aus reinem, echtem Gold war. Da die Krone nicht zerstört werden durfte, stellte dies Archimedes vor ein großes Problem. Die Lösung fand er, als er in eine volle Badewanne stieg und feststellte, dass das überlaufende Wasser genau seinem Volumen entsprach. Daraufhin rief er Heureka („Ich hab's !“) und rannte zu dem König. Er wog eine Menge Gold ab, die gleich schwer war wie die Krone. Dann versenkte er Gold und Krone jeweils in Behälter, die bis zum Rand mit Wasser gefüllt waren. Da aus dem Behälter mit der Krone mehr Wasser überfloss konnte er feststellen, dass die Krone aus einem leichteren Material und damit nicht aus reinem Gold war.
Das Archimedische Prinzip lässt sich also zur Dichtebestimmung einsetzen. Ein Grundlagenlabor des Studiums der Physik beschäftigt sich mit der Dichtebestimmung.

Labor 2: URL: tuwis.tuwien.ac.at/zope/_ZopeId/66078414A2vkzferXjM/tpp/lv/lva_html?num=131003&sem=2006W