Herkunft des Namens
Cartesische Taucher, gelegentlich auch Flaschentaucher genannt, sind häufig filigrane Spielzeuge aus Glas. Benannt sind Cartesische Taucher nach Rene Descartes - von ihm stammt der berühmte Ausspruch "Ich denke, also bin ich."
Einen einfachen Ersatz zu gekauften Tauchern bieten simple Backaroma-Röhrchen. Diese sehen zwar optisch nicht so schön aus, dafür kannst du die physikalischen Vorgänge bei einem solchen "Backaroma-Taucher" besonders gut sehen. Zu Demonstrationszwecken kann auch ein Reagenzglas genutzt werden.
Aufbau
Du musst einen Cartesischen Taucher oder das leere Backaroma-Röhrchen in eine vollständig bis zum Rand mit Wasser gefüllte Plastikflasche geben. Beim Aroma-Röhrchen sollte die Öffnung nach unten zeigen. Nun musst du die Flasche anschließend verschließen. Der Taucher schwimmt an der Oberfläche bzw. stößt oben gegen den Deckel der Flasche.
Durchführung
Drückst Du nun von außen auf die Flasche, so beginnt der Taucher zu sinken. Mit etwas Geschick und dem richtigen Druck von außen auf die Flasche kannst du den Taucher sogar zum Schweben in der Mitte der Flasche bringen.
Hinweis: Der Versuch funktioniert auch gut mit einem Stück Orangenschale.
Aufgabe
Beschreibe, was du im Video während der Versuchsdurchführung beobachten kannst. Gehe dabei insbesondere auf den Wasserstand innerhalb des Cartesischen Tauchers ein.
Erkläre, warum sich der Cartesische Taucher bei steigendem Druck von außen langsam mit Wasser füllt.
Erläutere unter Nutzung der Begriffe Gewichtskraft \(F_{\rm{G}}\) und Auftriebskraft \(F_{\rm{A}}\), warum der Taucher zu sinken beginnt, wenn der Wasserstand eine bestimmte Höhe erreicht hat.
Stelle eine Hypothese auf, wie stark du die Flasche "zusammendrücken" musst, um den Taucher zum Sinken zu bringen, wenn du die Flasche das Tauchers nicht bis oben hin, sondern nur zu 3/4 mit Wasser füllst.
Prüfe deine Hypothese anschließend mit dem Backaroma-Taucher.