Die Geschichte des Auftriebs

Hast du es jemals gespürt? Diesen sanften, beharrlichen Stoß, wenn du versuchst, einen Wasserball im Schwimmbad unter Wasser zu drücken? Oder die erstaunliche Leichtigkeit, die du fühlst, wenn du dich zurücklehnst und treibst, während du zu den Wolken aufschaust? Das bin ich. Ich bin die geheime Kraft, die Gummienten in der Badewanne über Wasser hält und riesige Stahlschiffe über den Ozean fahren lässt, ohne zu sinken. Tausende von Jahren lang spürten die Menschen meine Kraft, aber sie hatten keinen Namen für mich. Sie sahen Baumstämme, die Flüsse hinabtrieben, und wunderten sich, wie etwas so Schweres auf dem Wasser ruhen konnte, als wäre es ein festes Bett. Sie bauten einfache Flöße und Boote und lernten durch Versuch und Irrtum, mit mir zu arbeiten, auch ohne meine Regeln vollständig zu verstehen. Ich war ein stilles, hilfreiches Geheimnis, ein ständiger Partner in ihrer Beziehung zum Wasser. Bevor ihr einen Namen für die Schwerkraft hattet, habt ihr ihre Anziehungskraft gespürt. Genauso habt ihr immer meinen Auftrieb gespürt. Ich bin der Grund, warum ein Korken wieder an die Oberfläche springt und warum ein Eisberg, ein Berg aus Eis, durch das Meer treiben kann. Ich bin die aufwärts gerichtete Umarmung, die Wasser und sogar Luft geben können. Mein Name ist Auftrieb, und meine Geschichte handelt von einer berühmten Badewanne, riesigen Schiffen und sogar Reisen in den Himmel.

Mein großes Debüt in der Menschheitsgeschichte fand im 3. Jahrhundert v. Chr. statt, dank eines sehr klugen Mannes namens Archimedes, der in Syrakus lebte, einer Stadt auf der Insel Sizilien. Die Geschichte besagt, dass der König, Hieron II., ein Problem hatte. Er hatte einem Goldschmied einen Goldklumpen gegeben, um eine neue Krone herzustellen, aber er vermutete, dass der listige Schmied etwas billigeres Silber beigemischt hatte. Er bat Archimedes herauszufinden, ob die Krone aus reinem Gold war, ohne sie zu beschädigen. Archimedes grübelte tagelang darüber nach. Dann, an einem Nachmittag um 250 v. Chr., als er sich in ein öffentliches Bad senkte, bemerkte er, wie der Wasserspiegel anstieg und über den Rand schwappte. In diesem Augenblick verstand er alles. Er erkannte, dass die Menge des übergelaufenen Wassers damit zusammenhing, wie viel Platz sein Körper einnahm. Und er erkannte, dass ich ihn mit einer Kraft nach oben drückte, die dem Gewicht des Wassers entsprach, das er verdrängt hatte. Er war so aufgeregt, dass er angeblich aus dem Bad sprang und durch die Straßen rannte und „Heureka!“ rief, was „Ich habe es gefunden!“ bedeutet. Dies wurde als das Archimedische Prinzip bekannt, und es war das erste Mal, dass jemand die Regeln meiner Funktionsweise aufschrieb. Er nutzte diese Idee, um das Problem des Königs zu lösen. Indem er die von der Krone verdrängte Wassermenge mit der Menge verglich, die von einem reinen Goldblock desselben Gewichts verdrängt wurde, bewies er, dass der Goldschmied betrogen hatte. Diese Entdeckung diente nicht nur dazu, einen unehrlichen Arbeiter zu überführen; sie veränderte die Welt. Schiffbauer konnten nun mein Prinzip nutzen, um größere, sicherere und effizientere Schiffe zu entwerfen. Sie verstanden, dass ein Schiff schwimmt, weil sein Rumpf eine große Menge Wasser verdrängt, und solange das Gewicht dieses verdrängten Wassers größer ist als das Gewicht des Schiffes, kann ich es über Wasser halten. Von den mächtigen Triremen des antiken Griechenlands bis zu den Karavellen der Entdecker im 15. und 16. Jahrhundert, die um den Globus segelten, war das Verständnis für mich der Schlüssel zur Beherrschung der Ozeane.

Aber ich wirke nicht nur im Wasser. Ich wirke in jeder Flüssigkeit, und dazu gehört auch die Luft um dich herum. Es dauerte eine Weile länger, bis die Menschen das erkannten. Im 18. Jahrhundert bemerkten zwei französische Brüder, Joseph-Michel und Jacques-Étienne Montgolfier, dass Rauch von einem Feuer nach oben stieg. Sie dachten sich, wenn sie diese heiße Luft in einem großen, leichten Beutel einfangen könnten, könnte ich ihn vielleicht anheben. Am 4. Juni 1783 hielten sie ihre erste öffentliche Vorführung eines Heißluftballons ab. Die Luft im Inneren ihres Ballons wurde beim Erhitzen leichter und weniger dicht als die kühlere Luft draußen. Ich sah diese weniger dichte Luft und gab ihr einen kräftigen Aufwärtsstoß, der den gesamten Ballon in den Himmel hob. Plötzlich konnte die Menschheit fliegen. Meine Arbeit besteht nicht nur darin, Dinge anzuheben; es geht auch darum, die Bewegung innerhalb einer Flüssigkeit zu steuern. Denk an ein U-Boot. Es ist ein Meister im Umgang mit mir. Um abzutauchen, füllt es spezielle Behälter, die Ballasttanks genannt werden, mit Wasser, wodurch es schwerer und dichter wird als das umgebende Wasser und somit sinkt. Um aufzusteigen, drückt es das Wasser mit Druckluft wieder heraus, wodurch es wieder leichter wird, sodass ich es zurück an die Oberfläche drücken kann. Fische tun dies auf natürliche Weise mit einem inneren Organ, das Schwimmblase genannt wird. Heute bin ich überall. Ich bin in der Schwimmweste, die dich auf einem Boot sicher hält, im Wetterballon, der hoch in der Atmosphäre Informationen sammelt, und in den Frachtschiffen, die unsere Welt verbinden, indem sie Waren über weite Ozeane transportieren. Ich bin eine fundamentale Kraft der Physik, ein stiller Partner bei Erkundungen und im Ingenieurwesen. Wenn du das nächste Mal ein Boot auf einem See gleiten siehst oder dich in einem Schwimmbad wunderbar leicht fühlst, erinnere dich an mich. Ich bin der Auftrieb, und ich bin hier, um dich emporzuheben, um die Ozeane und den Himmel der Welt zu öffnen und dich daran zu erinnern, dass die größten Entdeckungen manchmal mit einem einfachen Spritzer beginnen.

Fragen zum Leseverständnis

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Antwort: Archimedes erkannte, dass ein Objekt im Wasser eine Wassermenge verdrängt, die seinem Volumen entspricht. Er wusste, dass Gold dichter als Silber ist. Er verglich die Wassermenge, die die Krone verdrängte, mit der Menge, die von einem reinen Goldblock desselben Gewichts verdrängt wurde. Da die Krone mehr Wasser verdrängte, wusste er, dass sie weniger dicht und daher nicht aus reinem Gold war, und bewies so, dass der Goldschmied betrogen hatte.

Antwort: Die Hauptidee ist, dass heiße Luft weniger dicht (leichter) ist als die kühlere Luft um sie herum. Die Auftriebskraft drückt die weniger dichte heiße Luft, die im Ballon eingeschlossen ist, nach oben, und dieser Aufwärtsstoß ist stark genug, um den gesamten Ballon in den Himmel zu heben.

Antwort: Das Wort „beharrlich“ deutet auf einen Stoß hin, der andauernd und kontinuierlich ist, nicht nur kraftvoll. Es fängt das Gefühl ein, dass egal wie stark man den Ball nach unten drückt, die aufwärts gerichtete Kraft immer da ist und ständig versucht, ihn wieder nach oben zu drücken. Es betont die beständige, verlässliche Natur der Auftriebskraft.

Antwort: Das Verständnis des Auftriebs revolutionierte das Reisen und die Entdeckungen. Es ermöglichte Schiffbauern, größere, sicherere und effizientere Schiffe zu entwerfen, was der Schlüssel zur Beherrschung der Ozeane für Handel und Entdeckungen war. Es führte auch zur Erfindung des Heißluftballons, der es den Menschen zum ersten Mal ermöglichte zu fliegen.

Antwort: Die Geschichte lehrt, dass große wissenschaftliche Entdeckungen aus der Beobachtung alltäglicher Ereignisse und der Neugier darauf entstehen können. Archimedes' Entdeckung kam daher, dass er das Ansteigen des Wassers in seinem Bad bemerkte, und die Erfindung der Brüder Montgolfier kam vom Beobachten aufsteigenden Rauchs. Es zeigt, dass die Aufmerksamkeit für die Welt um einen herum zu unglaublichen Durchbrüchen führen kann.