Die Entstehung der Auftriebskraft in Wasser und in Luft
Zusammenfassung
Zu den Alltagserfahrungen von Grundschulkindern gehört es, dass fast alle Gegenstände nach „unten“, also senkrecht in Richtung zur Erdoberfläche hin fallen. Der Grund dafür ist, dass alle Gegenstände von der Erde durch die sogenannte Erdanziehungskraft (oft auch Gewichtskraft genannt) angezogen werden. Eine weitere Alltagserfahrung, die der erstgenannten teilweise widerspricht, ist es, dass Gegenstände im Wasser schweben können (Fische, U-Boote) oder steigen und anschließend an der Wasseroberfläche schwimmen, obwohl die Erde sie immer noch nach unten in Richtung des Gewässergrundes bzw. des Gefäßbodens zieht. Ursache dafür ist der Auftrieb, der auf alle Gegenstände ausgeübt wird, die sich im Wasser befinden. Wie kommt der zur Erdanziehung entgegengesetzt wirkende Auftrieb im Wasser zustande?
Auf einen in Wasser eingetauchten Gegenstand drückt das Wasser von allen Seiten. Je tiefer sich der Gegenstand unter der Wasseroberfläche befindet, desto stärker drückt das Wasser gegen ihn. Da sich die Unterseite des Gegenstandes tiefer im Wasser befindet als die Oberseite, wird gegen diese stärker (nach oben) gedrückt als gegen die Oberseite (nach unten). Es bleibt also eine Kraft übrig, die nach oben in Richtung der Wasseroberfläche wirkt. Diese Kraft wird Auftrieb oder Auftriebskraft genannt. Ist der Auftrieb größer als die Erdanziehungskraft, dann steigt der Gegenstand, bis er teilweise aus dem Wasser herausragt, er schwimmt anschließend an der Wasseroberfläche. Ist der Auftrieb genauso stark wie die Erdanziehungskraft, dann schwebt er im Wasser. Ist der Auftrieb kleiner als die Erdanziehungskraft, dann sinkt der Gegenstand bis zum Boden, wo er liegenbleibt.