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Belustigungen aus der physikalischen Schwimmkunst.

265. Die schwimmende Nähnadel. So wunderbar es erscheint, daß eine aus Stahl gefertigte Nähnadel auf dem Wasser schwimmt, so ist dies doch der Fall, wenn eine neue, glänzende Nadel benutzt wird. Das Auflegen der Nadel selbst kann auf mehrfache Art geschehen.

Du erfassest die Nadel mit Zeigefinger und Daumen der rechten Hand an ihrer Spitze und legst sie behutsam auf das Wasser. Diese Art der Ausführung gelingt nicht immer, da sie eine ruhige Hand erfordert. Leichter du die Nadel zum Schwimmen, wenn du sie auf die Zinken einer Gabel legst, letztere mit der Spitze ins Wasser tauchst und langsam in eine senkrechte Haltung erhebst. Auch kannst du die Nadel in zwei Schlingen eines Zwirnsfadens hängen, sie bis auf die Oberfläche des Wassers niederlassen und die Fäden nach den Seiten abziehen. Am sichersten gelingt dies Kunststück, wenn die Nadel auf einem Blättchen Seiden- oder Löschpapier liegt und mit diesem aufs Wasser gebracht wird. Das mit Wasser getränkte Papier drückt man mit Stäbchen zu Boden, worauf die Nadel allein schwimmt. Diese Art der Ausführung gestattet es auch, statt der Nadel eine kleine, blanke Münze zu benutzen.

Die Nadel schwimmt so sicher wie ein Hölzchen, weil ihr geringes Gewicht nicht im stande ist, die Kohäsion der Wasserteilchen zu zerstören. Zum Gelingen des Ganzen mag auch das Öl beitragen, mit welchem die Oberfläche des Stahles zur Verhütung des Rostes überzogen ist.

266. Die anziehenden Korke. Auf das Wasser in einem Behälter bringe zwei Stückchen Kork; sie werden, wenn die Strömung sie nähert, plötzlich auf einander losfahren und vereinigt weiterschwimmen. Ein in der Naturlehre wenig Bewanderter könnte diese Erscheinung als eine Äußerung des Magnetismus ansehen, in Wahrheit beruht sie aber auf etwas ganz anderem. Halte eins der trockenen Korkstückchen über eine Kerzenflamme und lasse es berußen, so wird es nun gegen andre keine Anziehungskraft äußern, vielmehr sich sehr abstoßend zeigen. Der es umgebende Ruß macht nämlich ein Benetzen des Korkes unmöglich. Der gewöhnliche Kork zieht, infolge der Haarröhrchenkraft (Kapillarität), Wasserteilchen empor, denen außen durch die Anhängungskraft (Adhäsion) andre Wasserteilchen folgen, so daß er von einem kleinen Wasserberge umgeben ist. Nähern sich zwei dieser Wasserhügel, so fließen sie in dem dazwischen liegenden Wasserthale zusammen und sind bestrebt, es auszufüllen. Mit dem Zusammenlaufen der Wassererhebungen ist aber auch die Vereinigung der Korkstückchen verbunden.

Ebenso beruht das gegenseitige Anziehen zweier schwimmender Nähnadeln (vergl. vorige Nummer) nicht etwa auf der ihnen innewohnenden Kraft, sondern auf der Anhängungskraft des Wassers. Bei der plötzlichen Vereinigung der Nadeln sinken sie meist, wie zwei zusammenrennende Panzerschiffe, unter.

Eine Erweiterung dieses überraschenden Versuches ist folgender.

Sieben auf einen Streich.

267. »Sieben auf einen Streich«. Sieben gleichgroße, ungebrauchte Flaschenkorke sollen, zu einem Sterne vereint, so auf dem Wasser schwimmen, daß die Kreisflächen ihrer Enden nach oben zeigen. Setzt du einen einzelnen Kork aufs Wasser, so wird er stets so schwimmen, daß seine Längsachse sich wagerecht zur Oberfläche befindet. Es wird dir auf diese Weise nie gelingen, die sieben Korke stehend zum Schwimmen zu bringen. Stellst du sie aber auf einem Tische schon so zusammen, wie sie auf dem Wasser vereinigt bleiben sollen, umfaßt sie von oben mit deiner Hand und überführst sie zusammen ins nasse Element, so werden sie ungetrennt, als Korkstern, schwimmen.

268. Der lebende Salamander. Zerbröckle ein Stück ganzen Kampfer, den du in jedem Droguengeschäft für wenige Pfennige kaufen kannst, und bilde aus den ungleichgroßen Brocken den Leib irgend eines Tieres, etwa eines Salamanders. Der sehr leichte Kampfer schwimmt auf dem Wasser und löst sich auch in ihm nicht auf. Infolge der Kohäsion halten die einzelnen Stücke, ähnlich den schwimmenden Korken, zusammen, so daß es nicht schwer fällt, mit Hilfe eines Stäbchens die Form des Tieres wiederzugeben.

Der lebende Salamander.

Nachdem der Salamander sich anfangs ruhig verhalten hat, wird er nach einiger Zeit anfangen, sich zu bewegen. Seine Füße gehen vor- und rückwärts, und der lange Schwanz gerät in Zuckungen. Diese ganz merkwürdigen Bewegungen kommen daher, daß die einzelnen Kampferstückchen die Eigentümlichkeit haben, auf dem Wasser schwimmend in Umdrehung zu geraten, die jedoch durch die geringste Spur von Fett oder Öl aufgehoben wird. Da bei unserem Versuche die zusammenhängenden Kampferteile sich gegenseitig in ihrer freien Bewegung hemmen, so entsteht ein Vor- und Rückbewegen, wodurch scheinbar Leben in das Tier kommt.

269. Wieviel wiegt der Zeigefinger? Wird ein Glas mit Wasser schwerer, wenn du den Finger eintauchst? Diese Frage, die manchen stutzig machen konnte, wird sehr leicht nach dem Grundsatze: »Probieren geht über Studieren«, beantwortet. Stelle ein Glas Wasser auf eine Wage und bringe dieselbe durch aufgelegte Gewichte ins Gleichgewicht. Hierauf tauche langsam deinen Finger so tief wie möglich in das Wasser, ohne jedoch den Boden oder die Seitenwand des Glases zu berühren, und du wirst ein Sinken der Wagschale wahrnehmen. Durch das Einführen deines Fingers wurde Wasser von seinem Platze verdrängt, infolgedessen sich der Wasserspiegel hob. Da aber für den Bodendruck nicht die Größe der Oberfläche, sondern die Höhe der Wassersäule maßgebend ist, so mußte das Gewicht des Glases beim Eintauchen des Fingers zunehmen.

270. Das Schweben im Wasser. Ein Hühnerei kann man lange Zeit in der Mitte einer Flüssigkeit im Schweben erhalten, wenn man möglichst viel gewöhnliches Kochsalz in Wasser auflöst und das Ei auf dieser Lösung schwimmen läßt. Vorsichtig gießt man nun nach und nach Wasser zu und verdünnt die Lösung so lange, bis das Ei unter die Oberfläche sinkt.

271. Wann schwimmt Kork nicht? A. Weinholds Vorschule zur Experimentalphysik ist folgender schöne Versuch entnommen. In einem Blechlöffel schmilzt man ein kleines Stückchen Stearin (richtiger Stearinsäure genannt, ein Stückchen Stearinkerze) und läßt etwas davon auf eine wagerechtliegende Glasplatte fließen, so daß es einen Kreis von höchstens 15 Millimeter Durchmesser bildet, und legt dann sofort, ehe die flüssige Masse erstarrt, ein rundgeschnittenes Stück Kork von etwa 10 Millimeter Durchmesser und 5 bis 10 Millimeter Höhe darauf. Nach dem Erkalten löst man durch vorsichtiges Nachderseiteschieben den Kork samt dem daran haftenden Stearin von der Glasplatte ab. Das Stearin dient dazu, dem Körper eine ebene, vom Wasser nicht benetzt werdende untere Fläche zu geben. Da aber Stearin ganz wenig schwerer ist als Wasser, so muß es noch mit dem Korke verbunden werden, damit das Ganze schwimmt. Eine kleine Glasplatte legt man auf den Boden eines geräumigen Trinkglases um eine ebene Bodenfläche herzustellen, bestäubt sie mit Bärlappsamen, legt dann den Stearinkorkschwimmer mit seiner Fläche auf die bestäubte Glasplatte und füllt das Glas durch vorsichtiges Eingießen mit Wasser, wahrend man durch einen ganz leisen Druck mit einem Stäbchen den Schwimmer am Boden festhält. Nach dem Füllen entfernt man das Stäbchen, der Schwimmer bleibt am Boden; sobald man ihn aber etwas verschiebt, so daß das Wasser unter ihn kommen kann, steigt er auf. Der Stearinkork bleibt am Boden, weil ihn die Flüssigkeit nicht von unten berühren kann. Der »Auftrieb« kann nicht zur Geltung kommen, denn das Wasser drückt nur von den Seiten und von oben auf ihn und hält ihn so nieder.

272. Der schwimmende Leuchter. Nimm ein Stück Kerze und beschwere deren unteres Ende durch Einschieben eines erhitzten Nagels, so daß sie, ins Wasser gebracht, ziemlich bis an ihren oberen Rand senkrecht einsinkt. Die angezündete Kerze brennt dann fast bis zu Ende, weil das sie umgebende, kalte Wasser ein Schmelzen der äußeren Schicht verhindert. Da jedoch durch das Brennen ein großer Teil der Kerzenmasse aufgebraucht wurde, ohne daß die äußere Form verändert ward, so hebt sich auch nach und nach der Leuchter wie ein Schiff beim Ausladen, und somit wird das durch etwaiges Einfließen von Wasser zu erwartende Verlöschen des Lichtes unmöglich gemacht.

Die einfache Briefwage.

273. Die einfache Briefwage. Schneide von einem runden Holzstabe ein Stück in der Länge von etwa 30 Zentimeter ab und beschwere es an seinem unteren Ende durch einen angebundenen Stein oder durch ein Stück Blei, so daß es gegen 20 Zentimeter tief in einem hohen Gefäße mit Wasser, am geeignetsten in einem Standglase, einsinkt. Hierauf befestige auf dem oberen, ebengeschnittenen Ende des Stabes mit einer Kopierzwecke eine Pappscheibe, in der Größe eines kleinen Tellers, als Wagschale. Bezeichne nun durch einen Bleistiftstrich oder durch eine eingeschnittene Kerbe die Stelle, bis zu welcher der Stab einsinkt und wiederhole die Markierung beim Auflegen von 1 Gramm, 2 Gramm u. s. f. Fehlen dir die Gewichte, so kannst du, nach Anleitung von Nr. 262, unsre Reichsmünzen als solche verwenden. Besonders auffällig bezeichne den Strich bei 15 Gramm, da diese Angabe beim Abwiegen von Briefen sehr wichtig ist.

274. Aufeinanderschwimmende Flüssigkeiten. Fülle ein Wasserglas halb voll Wasser, lege eine dünne Brotscheibe auf letzteres und gieße behutsam Wein auf. Das Brot wird sich mit dem Spiegel der Flüssigkeit heben, während der Wein sich von dem darunter befindlichen Wasser scharf abgrenzt. Statt des Brotes kann man auch ein Stück Leinwand nehmen, welches man trichterförmig bis auf das Wasser hinabdrückt. Auf diese Weise lassen sich Bier und Wasser ebenfalls so übereinandergießen, daß sie unvermischt schwimmen.

275. Das umgekehrte spezifische Gewicht. Auf folgende Weise ist es möglich, das spezifisch schwerere Wasser auf dem leichteren Weine schwimmen zu lassen: Fülle vorsichtig in ein Trinkglas kochendes Wasser, führe das Ausflußrohr eines Trichters bis auf den Glasboden und gieße durch denselben langsam kalten (mit Eis gekühlten) Rotwein ein. Der Wein wird am Boden bleiben und das heiße Wasser heben. Hierauf entfernst du behutsam den Trichter. Nun kannst du noch auf den Wasserspiegel eine Schicht schwarz gefärbten Alkohols aufgießen, und die Flüssigkeitsschichten werden dir die Farben der deutschen Fahne, »schwarz-weiß-rot«, zeigen.

Läßt man diese »flüssige Fahne« erkalten, so zeigt sich ein merkwürdiges Schauspiel. Der Wein steigt in Fäden oder Säulen auf, und es entsteht ein in Streifen erfolgender Wechsel der Flüssigkeiten, der durch Einstellen des Glases in kaltes Wasser noch beschleunigt werden kann.

276. Sechs aufeinanderschwimmende Flüssigkeiten. Die in sechs Fläschchen nach Vorschrift bereiteten Lösungen werden behutsam in der angegebenen Reihenfolge in ein langes, unten geschlossenes Glasrohr (Probiercylinder) eingegossen. Zu unterst kommt eine Schicht von mit Indigo gefärbter Schwefelsäure, darauf schwimmt Glycerin, mit Karamel gefärbt, dann folgt mit Alkanna gefärbtes Rizinusöl, hierauf wird mit Anilingrün gefärbter Alkohol von 40 Proz. Stärke gefüllt, nach ihm kommt Leberthran, mit einem Tropfen Terpentin, und den Schluß bildet Alkohol, 94 Proz. stark, mit Anilin violett gefärbt.

Dieser Flüssigkeitssäule könnte noch, zwischen Schwefelsäure und Glycerin, als siebente Schicht Chloroform eingefügt werden, doch ist dieser Stoff vom jungen Physiker nicht käuflich zu erhalten.

277. Der auf dem Wasser schwimmende Fisch. Stelle aus starkem Papiere, z. B. aus einer Postkarte, einen Fisch nach nebenstehender Vorlage her und laß ihn auf der Oberfläche des Wassers in einem langen Gefäße schwimmen. Hierauf bringe behutsam mehrere Tropfen Tafelöl in den vom Schwanze her gemachten Ausschnitt. Da das leichtere Öl auf dem Wasser schwimmt, wird es sich ausbreiten wollen, findet aber nur durch den Einschnitt einen Ausweg. Dort ausfließend, übt es aber auf den leichten Papierfisch einen sogenannten Rückstoß aus und treibt ihn im Wasser fort.

Der auf dem Wasser schwimmende Fisch.

278. Warum schwimmt das Eis? Das Wasser besitzt, im Gegensatze zu den meisten Körpern, die merkwürdige Eigenschaft, daß es bei 3, ₉ °C. seine größte Dichtigkeit besitzt, sich aber beim Erwärmen, wie beim Abkühlen, ausdehnt. Einen Beweis dafür gibt uns folgender, der Halbmonatsschrift »Stein der Weisen«, Heft 16, I. Jahrg., entnommene Versuch. Eine Glasröhre ( I), von 1 – 1, ₅ Zentimeter Weite und 15 Zentimetern Länge, wird über einer großen Spirituslampe an einem Ende zugeschmolzen und in der Mitte (bei a) verengt, so daß sie an der verengten Stelle noch ungefähr 0, ₅ Zentimeter Weite hat. Diese Röhre wird bis 2 Zentimeter über die Verengung mit destilliertem Wasser angefüllt und durch einen Kork verschlossen. Eine zweite Glasröhre ( II), von 4-5 Zentimetern Weite, wird an der einen Seite, mittels eines durchbohrten Korkes, verschlossen, und durch die Durchbohrung die Röhre I geführt, so daß die Verengung sich innerhalb der Röhre II, etwa 3 Zentimeter oberhalb des Korkes, befindet. Der Raum zwischen I und II wird zur Hälfte mit Kältemischung (Salz und Eis) angefüllt, und das Wasser gefriert nach wenigen Minuten in der Verengung, sodaß daselbst ein unbeweglicher Eistropfen gebildet ist. Die Röhre II wird jetzt abgenommen und die Röhre I bis zur Höhe der Verengung in Kältemischung gestellt. Sobald das Wasser in dem unteren Teile der Röhre gefriert (gewöhnlich nach Verlauf weniger Minuten), zerspringt dieselbe in mehrere längere Glasstreifen.

Da das Eis also einen größeren Raum einnimmt, als es früher als Wasser inne hatte, so schwimmt es auf dem Wasser.

279. Wieviel trägt die Eisdecke? Manchem unsrer Spielkameraden aus dem Lande dürfte es lieb sein, zu erfahren, wie man beim Militär die Tragfähigkeit des Eises erfahrungsgemäß beurteilt. Als Maßstab benutzt man eine Männerhand. Eine auf dem Wasser aufliegende Eisdecke von 1½ Querfingern Stärke (2½-3 Zentimeter) trägt einen Mann. Bei einer Stärke von 4 Querfingern (8½-9½ Zentimeter) trägt es eine Infanterietruppe, bei Handbreite (11-12 Zentimeter) kann Kavallerie darüber reiten, und bei Spannbreite (23-25 Zentimeter) ist das Eis für Fuhrwerk benutzbar.

280. Bestimmung des spezifischen Gewichts der Körper auf trockenem Wege. Da das spezifische Gewicht angibt, wievielmal so schwer ein Körper als eine gleichgroße Menge Wassers ist, ein Kubikzentimeter Wasser aber ein Gramm wiegt, so kann man auch das spezifische Gewicht fester Körper bestimmen, wenn man aus ihnen Würfel von 1 Zentimeter Kantenlänge fertigt. Zu diesem Zwecke schneidet man aus einem Maßstabe, etwa aus einem alten Lineale, mit einem scharfen Messer eine Lücke aus, die genau 1 Zentimeter breit ist, und benutzt dieses Maß als sogenannte »Lehre«. Von dem Körper, dessen spezifisches Gewicht bestimmt werden soll, schneidet man erst einen vierkantigen, rechtwinkeligen Stab von genau 1 Zentimeter Seitenbreite. Die Richtigkeit desselben prüft man mit der Lehre, in welche er nur »streng« eingeführt werden muß. Von diesem Stabe schneidet man nun ein Stück von 1 Zentimeter Länge durch rechtwinkelige Schnitte mit der Laubsäge aus. Es empfiehlt sich, eher den Körper größer zu sägen und ihn dann durch Abreiben auf einem Bogen feinem Sandpapiere abzuschleifen. Den fertigen Kubikzentimeter wiegt man genau auf einer kleinen Wage (Nr. 263 oder Nr. 274), und sein wirkliches Gewicht wird zugleich sein spezifisches sein. Besonders geeignet zu diesem Versuche sind alte Hölzer, Schwefel, Kreide, Kork, Gummi elastikum, Blei u. s. w.

281. Eine einfache Wasserwage. Schiebe eine lange Stecknadel durch eine etwa 2 Zentimeter dicke Korkscheibe und knüpfe an die Nadelkuppe einen kurzen Zwirnsfaden, dessen anderes Ende an einem kleinen Korkstückchen befestigt ist. Letzteres spieße an eine lange Stricknadel oder einen Draht, betropfe es mit heißem, flüssigem Siegellacke und drücke es aus dem Boden einer leeren, vollkommen trockenen Flasche in der Mitte fest. Nach dem Hartwerden des Siegellackes ziehst du die Nadel aus und füllst dann soviel Wasser in die Flasche, daß die Korkscheibe bei gespanntem Faden schwimmt. Nun stelle die Flasche auf eine vollkommen horizontale Fläche, z. B. auf eine Billardplatte, auf einen Fensterstock u. dgl., verkorke sie und schiebe eine zweite lange Nadel von oben so durch den Pfropfen, daß die Spitzen sich genau senkrecht gegenüberstehen, ohne sich zu berühren. Der aus der Flasche hervorragende Teil der Nadel wird mit einer guten Nagelzange oder Schere abgeknippen und der Kork gut versiegelt, um eine Veränderung der Lage der Nadel zu verhüten.

Beim Prüfen von Flächen stellst du nun deine Flasche auf dieselben. Weicht die untere Nadel von der Spitze der oberen ab, so ist die Fläche geneigt, stehen sich aber die Nadelspitzen genau gegenüber, so ist sie vollkommen wagerecht.