Druck in Flüssigkeiten

Zeit für ein Experiment! Nimm eine Plastikflasche und bohre mit einem Nagel oder einem ähnlichen Gegenstand drei gleich große Löcher übereinander in die Flasche – mit demselben Abstand zueinander: ein Loch in der Mitte, eines darüber – zwischen Flaschenhals und der Mitte – und eines darunter – zwischen der Mitte und dem Flaschenboden. Bedecke die Löcher dann mit Klebeband und fülle die Flasche mit Wasser. Entferne nun die Klebebänder und beobachte, was passiert. Durch die Löcher spritzen kleine Wasserstrahlen.

Markiere, wie weit die Wasserstrahlen von der Flasche aus reichen. Sind alle Wasserstrahlen gleich? Der oberste Strahl läuft langsam und reicht nicht sehr weit. Der mittlere Strahl schießt ein wenig weiter. Der unterste Strahl schießt schneller und weiter aus der Flasche als die beiden anderen Strahlen.

Was du auch sehen kannst: Je mehr sich die Flasche leert und der Wasserstand in der Flasche sinkt, desto langsamer und kürzer schießen alle drei Strahlen. Schließlich hören die Wasserstrahlen nacheinander auf, aus der Flasche zu laufen. Ganz klar: Es gibt einen Zusammenhang zwischen dem Abstand der Löcher zur Wasseroberfläche und der Reichweite der Wasserstrahlen. In dem Experiment wirkt die Schwerkraft auf das Wasser und zieht es nach unten. Breitet sich eine Kraft auf einer Fläche aus, entsteht Druck.

Zeichne nun bei jedem Loch ein Linie auf die Flasche. So kannst du dir das Wasser in der Flasche in vier Schichten vorstellen. Schaue dir zuerst die Linie am oberen Loch an. Es liegt nur eine Wasserschicht darüber – und somit nur eine Schicht, die von der Schwerkraft nach unten gezogen wird. Die Wasserschicht übt eine geringe Kraft aus, der Druck ist also niedrig.

Das mittlere Loch hingegen hat zwei Wasserschichten über sich. Zwei Wasserschichten wiegen mehr als eine, darum ist die Schwerkraft hier größer. Der Druck ist höher. Über dem dritten Loch liegen drei Wasserschichten. Die Schwerkraft ist darum noch größer, und der Druck ist am höchsten. Mehr Wasser heißt mehr Gewicht und eine größere Schwerkraft und damit auch: mehr Druck.

Der von der Flüssigkeit ausgeübte Druck steigt mit zunehmender Entfernung von der Wasseroberfläche. Je weiter ein Punkt von der Wasseroberfläche entfernt ist, desto mehr Druck entsteht durch das Wasser über diesem Punkt. Aber wenn die Schwerkraft nach unten wirkt, warum tropft das Wasser nicht einfach aus dem Loch herunter? Stell dir einen Wasserballon vor. Wenn du auf einer Seite drückst, dann dehnen sich seine anderen Seiten aus.

Wasser ist eine Flüssigkeit. Erzeugt man von einer Seite Druck auf Flüssigkeiten, so werden die Flüssigkeiten in alle anderen Richtungen gedrückt. Dasselbe passiert mit dem Wasser in der Flasche. Wenn die Schwerkraft das Wasser nach unten drückt, dann will das Wasser in der Flasche sich in eine andere Richtung bewegen. Es drückt gegen die Flaschenseiten und wird durch die Löcher gedrückt.

Je mehr Druck von oben einwirkt, desto mehr Druck wirkt auch auf die Flaschenseiten. Je tiefer das Wasser reicht, desto höher wirkt der Druck in alle Richtungen. Und je höher der Druck ist, desto weiter schießt der Wasserstrahl. Würde der Druck anders ausfallen, wenn die Flasche eine andere Form hätte? Mal sehen...

Nimm zwei Behälter mit unterschiedlichen Formen und bohre in beide Behälter Löcher auf der gleichen Höhe. Fülle dann Wasser in beide Behälter bis zur gleichen Höhe. Sind alle Wasserstrahlen gleich? Enthalten beide Behälter dieselbe Flüssigkeit, bedeutet derselbe Abstand zur Wasseroberfläche denselben Druck ... egal welche Form der Behälter hat.