Luft als Antrieb

Im Physikunterricht der Klasse 7b wird das Thema Mechanik als Schwerpunkt behandelt. Dazu gehören ganz unterschiedliche Themen wie Geschwindigkeit, Kräfte, Massen, Flaschenzug und vieles mehr.

Eine besondere Kraft ist die Rückstoßkraft. Sie ist die Gegenkraft (entgegengesetzte Kraft) zu einer durch das Ausströmen von Gasen oder Flüssigkeiten hervergerufenen Kraft. Das haben alle schon einmal beobachtet, die den Garten mit einem Schlauch beregnet haben: Liegt der Schlauch so, wie das Bild es zeigt, strömt beim Öffnen des Wasserhahns nicht nur Wasser nach links aus, die Schlauchspitze mit der Düse bewegt sich gleichzeitig nach rechts.

Manchem Schüler der 7. Klasse ist das zu theoretisch; erst recht, wenn er oder sie noch nie den Garten beregnet hat.

Daher forderte ihr Physiklehrer die Schülerinnen und Schüler der 7b auf, ein Fahrzeug zu konstruieren, das durch die Luft eines Luftballons angetrieben wird. Um den Ehrgeiz anzutreiben, wurde ein Wettbewerb angekündigt, bei dem es um die größte Reichweite eines solchen Fahrzeugs ging.

Schließlich waren alle Fahrzeuge allein oder in Partnerarbeit konstruiert und zeigten sich im Wettbewerb:

Das Fahrzeug ohne Luftballon in dem vorstehenden Bild konnte natürlich gar nicht fahren. Es ist versehentlich in dieses Bild geraten.

Einige der Fahrzeuge kamen kaum ein paar Zentimeter weit: Sie fielen um, weil der Luftballon überhing; sie konnten gar nicht fahren, weil der Luftballon über die Erde schleifte; sie fuhren nicht geradeaus, weil der Schwerpunkt nicht stimmte; sie kamen nicht in Gang, weil die Luft an anderer Stelle als der dafür vorgesehenen ausströmte: Viele Aspekte, die mit dem Rückstoßprinzip direkt gar nichts zu tun hatten, die aber für diesen Versuch wesentlich waren:

Aber dann gab es doch einen Sieger und einige gut Platzierte:

Da die Fliesen des Fußbodens eine Kantenlänge von 30 cm haben, hat das Siegerfahrzeug mit einer Luftfüllung immerhin 22 x 30 cm = 6,60 m zurückgelegt, während das hier 5. platzierte Fahrzeug nur auf 75 cm kommt. Alle übrigen Fahrzeuge wurden Opfer verschiedener Konstruktionsfehler: siehe oben.

Die Begeisterung für diese praktische Physik war groß, aber bevor an etwas Ähnliches gedacht werden kann, folgen nun ein paar Stunden Theorie und Laborversuche (Experimente an den Tischen mit handelsüblichem Experimentiergerät).

Jörg-Dietrich Kaufmann

Tagebuch