Wasserdruck in alle Richtungen
Den Druck, den das Wasser ausübt, spüren wir beim Tauchen sofort. Wie stark er ist, hängt davon ab, wie tief man taucht. Ist ja eigentlich auch klar: Je weiter man sich unter Wasser befindet, desto mehr Wasser hat man über sich. Das kannst du dir wie eine „Wassersäule“ vorstellen, die auf dir lastet.
Wie der Druck mit der Tiefe zunimmt, zeigt das folgende Mini-Experiment: Du brauchst dafür eine Plastikflasche, in die du drei Löcher untereinander hineinbohrst. Aber Achtung: Bei diesem Experiment und auch bei dem folgenden Versuch musst du gut aufpassen, dass du dich nicht mit Bohrer oder Schere verletzt! Mach das am besten nur zusammen mit einer erwachsenen Person. Also: In die Plastikflasche kommen drei Löcher – und zwar im unteren Bereich der Flasche, immer eines mit etwas Abstand (2 oder 3 cm) unter das andere. Stell die Flasche (ohne Deckel, also oben offen) am besten in eine Badewanne – denn jetzt wird es nass. Füll Wasser in die Flasche und beobachte, was an den Löchern passiert: Logisch, da läuft das Wasser heraus. Aber achte mal darauf, wie stark das Wasser durch die verschiedenen Löcher herausgedrückt wird. Du wirst sehen: Je tiefer ein Loch ist, desto stärker ist der Wasserstrahl. Das zeigt: Der Druck nimmt nach unten immer mehr zu.
Bei dem Versuch mit der gelöcherten Plastikflasche hast du übrigens nicht nur gesehen, dass der Druck mit der Tiefe größer wird. Sondern du erkennst außerdem, dass er auch zur Seite wirkt. Denn er drückt ja das Wasser seitlich aus den Löchern, die du in die Flasche gebohrt hast. Tatsächlich wirkt der Druck sogar in alle Richtungen – auch von unten nach oben. Das hast du ja schon beim Korken-Experiment gesehen und es wird auch bei dem nächsten Mini-Experiment deutlich, dass du wieder nur zusammen mit einer erwachsenen Person durchführen solltest: Du schneidest dazu von einer zweiten Plastikflasche den Boden ab, sodass sie am unteren Ende offen ist. Du kannst natürlich auch dieselbe Plastikflasche nehmen, in die du vorher die Löcher gebohrt hast – aber dann musst du den unteren Teil mit den Löchern abschneiden und nur den oberen Teil für das Experiment verwenden. Jetzt hast du also eine Flasche ohne Boden. Wenn du sie zunächst einfach vor dir in die Luft hältst, ist sie logischerweise voller Luft. Jetzt schraubst du den Deckel oben drauf und tauchst die Flasche im Waschbecken oder in der Badewanne unter Wasser – und zwar mit der Öffnung am unteren Ende genau senkrecht nach unten und so, dass der Verschluss oben noch aus dem Wasser schaut. Öffne nun den Verschluss und beobachte, was passiert: Da wird sofort Wasser von unten in die Flasche gedrückt. Die Kraft, die das Wasser in die Flasche drückt, ist der Wasserdruck. Das Experiment zeigt also: Der Wasserdruck wirkt auch nach oben.
Jetzt kennst du also die beiden Kräfte, die hier im Spiel sind – nämlich die Gewichtskraft, mit der die Erde alles nach unten anzieht, und den Auftrieb, der durch den Wasserdruck entsteht und der alles nach oben drückt. Merken wir uns: Die eine Kraft wirkt nach unten, die andere nach oben.
Ist die Wasserdruckkraft von unten nun schon der Auftrieb? Nicht ganz. Denn wenn der Gegenstand ganz im Wasser ist und nicht oben aus dem Wasser rausguckt, dann drückt ja auch noch von oben Wasser auf ihn. Es ist der Unterschied (die Differenz) zwischen den beiden Druckkräften, die dann den Auftrieb erzeugt. Unten ist der Druck größer als oben, so dass es insgesamt nach oben geht. Na ja, und wenn ein Schiff schwimmt, also oben aus dem Wasser guckt, dann ist die Wasserdruckkraft tatsächlich dasselbe wie der Auftrieb.