Das umgedrehte Wasserglas – ein Irrweg im Physikunterricht? Fehlvorstellungen zum Druck und Anregungen für den Unterricht

Abstract

Die Vorstellung, allein die Gewichtskraft einer Flüssigkeitssäule bestimme den Druck an ihrer Unterseite, ist falsch, aber leider weit verbreitet. Die mangelnde Unterscheidung zwischen dem Schweredruck einer Flüssigkeit und dem in ihr herrschenden Druck wird u.a. dadurch begünstigt, dass der Schweredruck in der Schule in der Regel vor Einführung des Luftdrucks behandelt wird. Zu grundsätzlichen Verständnisschwierigkeiten kommt es in Situationen, in denen oberhalb des gewohnten Referenzniveaus, also der Grenzfläche zwischen Flüssigkeit und Luft, scheinbar frei stehende Flüssigkeitssäulen auftreten. Beispiele hierfür sind das Herausziehen eines einseitig verschlossenen Schlauches aus einem Wasserbecken oder auch das wegen seines Überraschungseffekts beliebte Handexperiment, bei dem ein mit einer dünnen Folie abgedecktes Wasserglas umgedreht wird, ohne dass die Abdeckung abfällt und das Wasser ausläuft. Die in vielen Schulbüchern und Fachartikeln angeführte Erklärung, der Luftdruck sei viel größer als der Druck, den die Wassersäule ausübe, ist falsch und erzeugt gerade die genannte Fehlvorstellung. Wir stellen eine Versuchsreihe vor, mit der in der Klassenstufe 8 das Zusammenspiel von Luft- und Schweredruck in Flüssigkeiten vertieft behandelt und die Phänomene erklärt werden können.