Theorie:
Die Kraft, mit der ein Körper aus einer Flüssigkeit oder einem Gas verdrängt wird, wird Auftriebskraft genannt. Der Wert dieser Kraft wurde zuerst von Archimedes von Syrakus berechnet.
Experiment
Man hängt an eine Feder einen kleinen Eimer oder einen zylinderförmigen Körper an. Die Ausdehnung der Feder wird mit einem Pfeil am Stativ markiert (Zeichn. A) - sie bezeichnet das Gewicht des Körpers in der Luft.
Unter dem hängenden Körper stellt man ein Gefäß, das mit einer Flüssigkeit bis zum Stand des Abflussröhrchens gefüllt ist (Zeichn. B) und taucht den Zylinder in das Gefäß ein.
Nach dem Eintauchen in die Flüssigkeit, fließt ein Teil der Flüssigkeit, deren Volumen gleich dem Volumen des Körpers ist, aus dem Gefäß ins Glas. Der Zeiger der Feder bewegt sich nach oben, und die Feder zieht sich zusammen. Das zeigt die Verkleinerung des Gewichts des Körpers in der Flüssigkeit (Zeichn. C).
Auf dem Zylinder wirkt gleichzeitig mit der Gewichtskraft noch eine Kraft, die ihn aus der Flüssigkeit ausstößt. Gießt man die Flüssigkeit aus dem Glas in den Eimer aus, d.h. diejenige Flüssigkeit, die vom Körper verdrängt wurde, kehrt der Zeiger der Feder zum Anfangsstand zurück (Zeichn. D).
Schlussfolgerung: die Ausstoßkraft, die auf den in die Flüssigkeit getauchten Körper wirkt, ist gleich dem Gewicht der Flüssigkeit, die von diesem Körper verdrängt wird.
(Die Kraft, die den Körper aus einem Gas ausstößt, ist gleich dem Gewicht des Gases, das das gleiche Volumen wie der Körper hat).
Man kann die Formel auch anders darstellen.
Man drückt die Flüssigkeitsmenge, die vom Körper verdrängt wird, durch ihre Dichte und das Volumen des Körpers, der in die Flüssigkeit eingetaucht wird, aus. Man bekommt:
Archimedisches Gesetz
Für einen Körper, der sich in einer Flüssigkeit oder in einem Gas befindet, gilt: die auf den Körper wirkende Auftriebskraft ist gleich der Gewichtskraft der von ihm verdrängten Flüssigkeits- bzw. Gasmenge.
Wichtig!
Die Auftriebskraft ist von der Dichte der Flüssigkeit, in die der Körper eingetaucht wird und vom Volumen dieses Körpers abhängig.
Das Gesetz von Archimedes gilt auch für Gase. Man muss aber in die Formel das Volumen des Gases und das Volumen des ausgestoßenen Gases einsetzen.