Druck fernsteuern
Kann Flüssigkeit Kraft übertragen?
Forschungsfrage
Wenn du Tauziehen spielst, wendest du Kraft auf, um die andere Gruppe zu deiner Gruppe zu ziehen. Das klingt logisch! Aber ist es auch möglich, Kräfte über weniger feste Stoffe wie Wasser zu übertragen? Finde es heraus.
Hier geht’s zum ForschungsprotokollDas brauchst du:
- 2 x Plastikspritzen
- 1 x Plastikschlauch
- Knete
- Wasser
1
Entferne den Kolben aus einer der beiden Spritzen und stecke den Kolben der anderen Spritze zur Hälfte in die Spritze.
2
Befestige den Plastikschlauch an den Spitzen der beiden Spritzen. Benutze zum Fixieren etwas Knete.
3
Drehe die Spritzen-Schlauch-Konstruktion jetzt so, dass die offene Spritze oben ist und fülle sie mit Wasser. Jetzt ziehst du den Kolben der unteren Spritze ganz vorsichtig fast bis zum Ende heraus und schiebst ihn danach wieder rein. Dafür holst du dir am besten zwei oder drei Personen zur Hilfe.
4
Die obere offene Spritze hat jetzt weniger Wasser im Kolben. Fülle sie daher wieder bis oben mit Wasser auf, setze den zweiten Kolben ein und drücke ihn herunter. Was kannst du beobachten?
Tipp:
Probiere auch aus, was passiert, wenn du statt Wasser Luft in der Spritzen-Schlauch-Konstruktion lässt.
Wenn du wissen willst, warum Wasser den Druck weiterleitet, lies weiter.
Welche Phänomene stecken hinter dem Experiment?
Das Experiment zeigt, wie Kraft übertragen werden kann. Drückt man den einen Kolben in die Spritze, wird der Kolben der anderen Spritze gleichzeitig rausgedrückt. Warum ist das so? Die Spritzen sind durch den Schlauch miteinander verbunden und dadurch voneinander abhängig. Dass Wasser den Druck besser weiterleitet als Luft, hat einen speziellen Grund: Luft lässt sich stark zusammendrücken – Wasser hingegen agiert ähnlich wie andere Flüssigkeiten und lässt sich so gut wie gar nicht zusammendrücken.
Das kennst du aus dem Alltag
Dass man Druck über eine gewisse Distanz übertragen kann, kennst du zum Beispiel vom Aufpumpen einer Luftmatratze. Da tritt man auf einen Blasebalg, der über einen Schlauch luftdicht mit der Matratze verbunden ist. Bei jedem Tritt pumpt man etwas Luft in die Matratze, die sich so allmählich damit füllt.
So wird dieses Phänomen in der Luft- und Raumfahrt genutzt
Wenn eine Kraft wie bei unserem Experiment durch Flüssigkeiten übertragen wird, spricht man von einem hydraulischen System. Diese Hydraulik kommt auch in Flugzeugen an vielen Stellen zum Einsatz. Zum Beispiel wenn die Pilotinnen oder Piloten vor der Landung das Fahrwerk ausfahren oder die Klappen an den Tragflächen bewegen wollen. Mit einem Computer geben sie dazu den Befehl – und dadurch drückt dann stark vereinfacht gesagt eine Flüssigkeit das Fahrwerk oder die Klappen in die gewünschte Position. Weil es in den Reiseflughöhen von Flugzeugen sehr kalt ist, wird dafür aber kein Wasser verwendet, sondern ein spezielles Öl, das nicht einfriert. Daneben gibt es auch noch Elektromotoren, die diese Arbeit übernehmen.
