Zauber oder Physik? Der kartesische Taucher

Viele Naturphänomene waren für die Menschen jahrhundertelang so unerklärlich, dass man dachte, dass sie von Göttern verursacht wurden. So konnten sich in früheren Zeiten Menschen zum Beispiel Blitze, die mit lautem Donnern den Himmel „herabfallen“, Asche und Magma spuckende Vulkane oder Sonnen- und Mondfinsternis nicht erklären. Auch unser heutiges Experiment wirkt auf den ersten Blick unglaublich: Wie von Zauberhand steigt eine Figur in einer PET-Flasche auf, wenn man die Flasche drückt – und senkt sich ab, wenn man den Druck wegnimmt.

Man nennt dieses Experiment den „kartesischen Taucher“ – und mit ein wenig Wissen über Physik kann man verstehen, wie er funktioniert. Du benötigst dazu eine gebrauchte PET-Flasche, einen Luftballon, eine Schnur, eine kleine Spielzeugfigur, die durch den Hals deiner PET-Flasche passt und Wasser. Noch besser funktioniert das Experiment, wenn du kleine Gewichte (Schrauben, Muttern, etc.) an deine Figur bindest.

So funktioniert’s

Nun füllst du vorsichtig etwas Wasser in den Ballon. Bevor du ihn zuknotest, achte darauf, dass du auch ein wenig Luft in den Luftballon lässt. Mit der Schnur bindest du die Spielzeugfigur an den Luftballon an. Zuerst das Spielzeug in die PET-Flasche drücken, dann folgt der Luftballon. Jetzt füllst du die Flasche randvoll mit Wasser und schraubst den Deckel darauf.

Das Geheimnis des kartesischen Tauchers liegt im Druck. In deinem Luftballon befindet sich Luft. Solange diese Luft genug Platz hat und sich ausdehnen kann, zieht sie dein Spielzeug nach oben, sodass es knapp unter der Oberfläche im Wasser schwebt.

Diesen Effekt kennst du auch von einem Heißluftballon, der nach oben steigt, wenn die Luft darin erwärmt wird und sich ausdehnt. Drückt man die Flasche zusammen, wird auch die Luft im Ballon zusammengedrückt und dieser zieht die Figur nicht mehr nach oben, sondern sie sinkt nach unten.

Fragen zum Experiment der Woche sende an kurier@sciencepool.org