Balkenwaage wiegt Luft

Balkenwaage im Gleichgewicht
Balkenwaage im Gleichgewicht

Ich habe festgestellt, dass man identische Phänomene nicht oft genug durch Experimente für Kinder nachweisen kann. Durch die Wiederholung bleibt gerade auch bei kleinen Kindern sehr, sehr viel hängen.

 

Heute haben die Kinder nachgewiesen, dass Luft etwas wiegen muss.

 

Eigentlich kann Luft nicht in Luft, sondern nur im Vakuum gewogen werden. Das liegt daran, dass Luft in Luft einen Auftrieb erfährt. Mit Luft, die in einem Luftballon komprimiert ist, lässt sich das Phänomen des Auftriebs jedoch ein wenig umgehen.

 

Wir haben eine Balkenwaage, in die man aufgeblasene Luftballons wunderbar hineinklemmen kann, wenn man die hängenden Schüsseln entfernt. An beiden Seiten der Waage haben wir jeweils zwei aufgeblasene Luftballons befestigt. Die Waage war dann wie erwartet im Gleichgewicht.

 

In die beiden Luftballons auf der rechten Seite haben wir dann Löcher gestupft: Die Luft sollte entweichen. Damit die Luftballons ganz blieben, hatten wir zuvor auf beide Luftballons jeweils ein kleines Stück Klebeband geklebt. Durch dieses Klebeband wurden dann die Löcher gestochen.

(Dass die Luftballons trotz Nadelstich nicht platzten, war für die Kinder eine spannende Erfahrung!)

 

Die Luft entwich langsam, aber fühl- und zunehmend auch sichtbar. So nach und nach konnten wir beobachten, wie die Waage langsam aus dem Gleichgewicht kam. Mehr und mehr kippte sie nach rechts.

 

Balkenwaage im Ungleichgewicht
Balkenwaage im Ungleichgewicht

 

Die aufgeblasenen Luftballons waren also eindeutig schwerer. Das sind sie aber nur, weil die Luftteilchen auf engstem Raum durch die Luftballonhaut zusammengedrückt werden. Entweicht die komprimierte Luft, werden die Luftballons leichter. 

 

Wir hatten es zuvor übrigens mit nur einem Luftballon an jeder Seite versucht. Das Ergebnis war hier aber nicht so eindeutig ausgefallen.

 

Wenn ihr keine Balkenwaage besitzt, könnt ihr euch eine bauen. Ihr nehmt einen Stab und befestigt die Luftballons seitlich. Dann fixiert ihr in der Mitte einen Faden genau an der Stelle, in der der Stab im Gleichgewicht ist. Diese Waage würde ich dann so befestigen, dass sie frei hängen kann. Und jetzt können genauso Löcher in den Ballon gestochen werden.

 

 

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Kommentare: 3
  • #1

    Eugen (Freitag, 11 Mai 2012 13:06)

    Man kann Luft nicht in Luft wiegen. Genausowenig kann man ein Glas Wasser in Wasser wiegen. So lange die Luft im Luftballon die selbe Dichte hat wie die umgebende Luft gleichen sich Auftrieb und Gewicht der Luft im Ballon aus. Hier wirkt das Hebelgesetz. Aufgrund des größeren Durchmessers ist das größere Drehmoment mit dem größeren Hebel rechts.

  • #2

    Debbie Schwefer (Sonntag, 13 Mai 2012 21:12)

    Danke für den Kommentar!
    Hier geht es nicht darum, dass genaue Luft der Gewicht zu bestimmen, sondern aufzuzeigen, dass Luft aus etwas besteht und auch etwas wiegt. Es ist davon auszugehen, dass die Dichte der Luft im Luftballon größer ist, weil die Luft durch die Luftballonhaut zusammengedrückt wird. Insofern sollte die größere Menge an Luftteilchen den Luftballon schwerer machen. Das werde ich im Artikel noch deutlicher herausstellen.

  • #3

    Thomas (Donnerstag, 05 November 2015 21:56)

    Mit den Luftballons ist es und leider auch nicht richtig gelungen. Vermutlich ist der Überdruck im inneren so klein, dass man für die Dichtezunahme eine sehr sorgfältig gebaute Waage braucht. Aber folgendes hat geklappt:

    In den Deckel einer 2-Liter Colaflasche haben wir ein Loch gebohrt, dort von unten ein Fahrradventil eingeschraubt. Das Ventil sitzt sehr fest in dem Loch und wird von dem Ring, den so ein Ventil hat, vor dem "rausplopsen" geschützt. Von außen haben wir noch mit etwas Heißkleber für zusätzliche mechanische Sicherheit gesorgt. Den Rest könnt Ihr euch denken: Colaflasche mit Luftpumpe auf reichlich 1 bar relativ aufpumpen, wiegt ca. 2 Gramm mehr als die gleiche Flasche ohne Druck (wenn ich das richtig überschlagen hat). Das zeigt eine einfache Balkenwaage sehr gut an.

    Hab keine Ahnung, was eine geschüttelte Colaflasche normalerweise an Druck aushalten muss. Mehr als 1 bar relativ haben wir uns nicht getraut :)