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Vielleicht zur Sicherheit über einem Spülbecken ausprobieren...
Durchführung
Nimm eine leere 0,5 L Plastikflasche und fülle sie mit Leitungswasser. Am besten geht es, wenn du die Flasche randvoll mit Wasser füllst. Es funktioniert nicht mit jeder Flasche; die Flaschenöffnung darf nicht zu klein sein. In unserem Experiment hat die Öffnung einen inneren Durchmesser von 2,5 cm.
Halte die volle Flasche über ein Spülbecken oder eine Schüssel (falls das Experiment beim ersten Versuch nicht gelingt…). Lege einen Pingpongball auf die Flaschenöffnung, halte ihn fest und drehe die Flasche auf den Kopf. Lass den Pingpongball los – er scheint an der Flasche „kleben“ zu bleiben und kein Wasser läuft raus!
Material:
- 0.5L Plastikflasche mit einer Öffnung von 2,5 cm Durchmesser (z.B. Viva-Flasche)
- Pingpongball
- Spülbecken oder Schüssel/Eimer
Zeit:
- 2 Minuten
Prinzip
Wieso fällt der Pingpongball nicht runter, so dass das Wasser aus der Flasche läuft?
Der Luftdruck drückt den Pingpongball stärker nach oben als das Wasser in der Flasche ihn nach unten drückt.
Die Luft um uns herum übt auf alle Gegenstände einen Druck aus, den sogenannten atmosphärischen Luftdruck. Wieso? Weil die Luft von der Erde angezogen wird, also ein Gewicht hat! Die Luftschicht über uns drückt auf uns und auf die Luftschicht unter uns. Je weniger Luft sich über uns befindet, je kleiner der Luftdruck an diesem Ort. In den Bergen ist der Luftdruck folglich kleiner als bei uns in Luxemburg.
Wichtig: Die Druckkräfte der Luft drücken immer senkrecht auf die Oberflächen der Gegenstände. Dementsprechend drücken sie auch von unten auf den Pingpongball!
Abbildung: Die Druckkräfte der Luft wirken senkrecht zur Oberfläche des Pingpongballes.
In der Flasche befindet sich außer dem Wasser etwas Luft, selbstverständlich auch mit atmosphärischem Luftdruck. Beim Umdrehen treten aus der Flasche ein paar Tropfen Wasser heraus. Der dünne Wasserfilm zwischen Flaschenöffnung und Pingpongball verhindert aber, dass Luft in die Flasche rein kann. Die Luft in der Flasche hat nun mehr Platz, sie dehnt sich aus und ihr Druck sinkt. (Wenn ein Gas sich auf das doppelte Volumen ausdehnt, nimmt sein Druck bis auf die Hälfte ab.) Der Druck der Luft in der Flasche ist nun geringer als der atmosphärische Luftdruck außerhalb der Flasche. Man sagt: In der Flasche herrscht ein Unterdruck. Allerdings vergrößert das in der Flasche befindliche Wasser den Druck von oben auf den Pingpongball noch ein wenig. Trotzdem ist dieser gesamte Druck von oben etwas kleiner als der atmosphärische Luftdruck von unten: der Pingpongball bleibt dort wo er ist – und das Wasser auch!
Alltag
Unterdruck findest du im Haushalt in Form von Saugnäpfen, die z.B. oft auf Fliesenwänden befestigt werden, um ein Handtuch oder sonstige Gegenstände aufzuhängen. Die Saugnäpfe haften, weil zwischen ihnen und der Wand ein Unterdruck herrscht.
Gefahrenhinweise
Das Experiment ist ungefährlich. Du könntest nur etwas nass werden, falls es schiefläuft. Deswegen am besten das Experiment über einem Spülbecken oder einer Schüssel machen.
Autor: Michele Weber & Joseph Rodesch (FNR)
Editor: André Mousset
Illustration: André Mousset
Video: Michele Weber & Joseph Rodesch (FNR)
Musik: Jake McBuzz (via Audiojungle)
