Dezember: Das Hydraulik-Experiment

Habt Ihr schon einmal staunend vor einer Baustelle gestanden und Euch gefragt, wie die Kräne und Bagger solch tonnenschwere Lasten bewegen können? Viele dieser Baumaschinen, aber auch Hebevorrichtungen in Autowerkstätten, an Traktoren, Gabelstaplern und sogar die Bremssysteme an Autos funktionieren nach dem Prinzip der Hydraulik.

Dieses Experiment zeigt Euch, wie Hydraulik funktioniert.

Dazu eine kurze Erklärung von Willi Wasser:

Das Wort Hydraulik kommt aus dem Altgriechischen und setzt sich aus Hydro (=Wasser) und Aulos (=Röhre) zusammen. Das Wichtigste für das Funktionieren der Hydraulik ist - wie es der Wortsinn ja schon vermuten lässt - das Wasser mit seinen ganz besonderen Eigenschaften.

Um Euch zu zeigen, wie das Prinzip der Hydraulik genau funktioniert, hat sich Willi Wasser für Euch das folgende Experiment ausgedacht.

Und hier kommt auch schon die Liste der Dinge, die Ihr für diesen spannenden Versuch braucht:

  • eine Plastikflasche (möglichst groß, am Besten eine 1,5l PET-Flasche mit glatten Wänden)
  • ein langer Plastikschlauch (min. 1m lang)
  • einen Trichter
  • ein Luftballon
  • Wasser
  • eine Konservendose, die vom Durchmesser gut in die Plastikflasche passt
  • ein paar Bücher
  • starkes Klebeband (z.B. Gewebeband)

Wenn Ihr diese Dinge beisammen habt, sagt Euch Willi Wasser, wie Ihr loslegen könnt.

und so geht´s...

Als erstes schneidet Ihr den oberen Teil der Plastikflasche ab; Ihr braucht für den Versuch nur den unteren Teil der Flasche, und der sollte so ca. 15cm hoch bleiben.

Kurz über dem Boden der Plastikflasche müsst Ihr ein Loch bohren, durch das Euer Plastikschlauch hindurch passt.

Ein Rat von Willi Wasser:

Lasst Euch bitte sowohl beim Abschneiden der Flasche als auch beim Bohren des Loches von einem Erwachsenen helfen.

Nun stülpt Ihr den Ballonhals über das eine Ende des Plastikschlauches und befestigt den Ballon sehr sorgfältig, absolut luft- und wasserdicht, mit dem Klebeband am Schlauch.

Steckt den Ballon danach durch das Loch in die Plastikflasche.

Auf das andere Ende des Schlauches kommt der Trichter, auch den müsst Ihr völlig undurchlässig mit dem Klebeband am Schlauch befestigen.

Jetzt stellt Ihr noch die Dose in die Plastikflasche auf den Ballon. Und oben auf den Rand der Flasche legt Ihr ein paar Bücher. nach all diesen Vorbereitungen kann das Experiment in seine entscheidende Phase treten.

Jetzt lasst Ihr Wasser in den Trichter laufen. Damit der Trick funktioniert, müsst Ihr dabei auf etwas achten: Ihr müsst den Trichter so hoch wie möglich halten, denn sonst baut sich nicht genügend Druck auf. Haltet Ihr den Trichter weit in die Höhe, erhöht Ihr den Druck damit.

Und Ihr werdet sehen: Der Luftballon füllt sich mit Wasser und wird nach und nach immer größer. Er hebt die Dose in die Höhe und mit ihr auch noch die Bücher.

Ist das nicht verblüffend, dass man mit Wasser schwere Dinge scheinbar einfach heben kann? Was ist das für eine unsichtbare Kraft, die das Wasser hat?

Wie ein solches hydraulisches System funktioniert, erklärt Euch Willi Wasser:

Luft lässt sich zusammendrücken. Flüssigkeiten (wie auch unser Wasser) aber unter normalen Bedingungen nicht. Und wenn sie gedrückt werden, geben Flüssigkeiten den Druck nach allen Seiten gleich weiter. Und genau diese Eigenschaft macht man sich mit der Hydraulik zu Nutze.

Hydraulische Systeme arbeiten mit einer Flüssigkeit (Wasser oder meistens Öl), die unter Druck gesetzt wird. Das habt Ihr dadurch getan, dass Ihr das Wasser aus großer Höhe über dem Ballon in den Trichter gegossen habt, denn durch diese Fallhöhe war der Wasserdruck sehr hoch.

Druck kann sich dann aufbauen, wenn sich die Flüssigkeit in einem geschlossenen Leitungssystem befindet. Nimmt man der Flüssigkeit im Leitungssystem Platz weg, erhöht sich der Druck, weil die Flüssigkeit versucht, sich gleichmäßig auszudehnen. Und diesen Druck gibt die Flüssigkeit einfach weiter. In unserem Experiment habt Ihr dadurch die Dose und auch noch die Bücher mit der Hydraulik in die Höhe gehoben.

Ziemlich einfach und gleichzeitig ganz schön genial, nicht wahr?

Und eigentlich kennt Ihr das Prinzip der Hydraulik schon ein bisschen, oder? Denkt einfach mal an das Wasser, das aus dem Wasserhahn strömt. Damit es auch im obersten Stockwerk eines Hauses fließen kann, wird Druck auf das Leitungssystem gegeben. Das kann über Pumpen erreicht werden oder einfach dadurch, dass man Wasserspeicher hoch oben auf einem Berg errichtet. Im Flachland sieht man häufig Wassertürme, damit auch dort ein Druck auf das Leitungssystem aufgebaut werden kann.