Auftriebskraft und Archimedisches Gesetz
Du kennst das bestimmt: Ein Korken schwimmt auf Wasser, während eine Münze sofort untergeht. Das Archimedische Gesetz erklärt dir genau warum! Es besagt: Die Auftriebskraft auf einen Körper ist genauso groß wie die Gewichtskraft der verdrängten Flüssigkeit oder des Gases.
Die Formel dafür ist super einfach: F_A = ρ · V · g. Dabei ist ρ die Dichte des verdrängten Stoffes, V das Volumen des eingetauchten Körpers und g der Ortsfaktor etwa10m/s2.
Ballons und ihre Tricks: Ein Heliumballon steigt, weil Helium weniger dicht als Luft ist. Bei Heißluftballons wird die Luft erwärmt - warme Luft ist leichter als kalte!
Merktipp: Schwimmen = F_A > F_G, Schweben = F_A = F_G, Sinken = F_A < F_G
U-Boote sind echte Verwandlungskünstler: Sie ändern ihre Dichte durch Tauchzellen. Mit Luft gefüllt schwimmen sie, mit Wasser gefüllt sinken sie. Genial, oder?
Schweredruck - Wenn Luft und Wasser drücken
Stell dir vor, auf jedem Quadratmeter deines Körpers lasten etwa 10 Tonnen Luft! Der Luftdruck beträgt auf Meereshöhe 101,3 kPa - das nennt man Normdruck. Je höher du steigst, desto weniger Luft drückt auf dich.
Die Schweredruck-Formel ist deine beste Freundin: p = ρ · h · g. Damit berechnest du den Druck in jeder Tiefe oder Höhe.
Hydraulische Anlagen nutzen dieses Prinzip clever aus: Mit wenig Kraft an einem kleinen Kolben bewegst du riesige Lasten am großen Kolben. Die Formel F₂/A₂ = F₁/A₁ zeigt dir das Verhältnis.
Alltagsbeispiel: Beim Tauchen spürst du schon nach wenigen Metern den steigenden Wasserdruck in den Ohren!