Materie und Kräfte mittel Archäologie, Druck, Physik

Wie baue ich einen Unterwasserstaubsauger?

Versuch mal!

  1. Stelle einen der beiden Eimer auf einen Sessel oder einen Tisch und den anderen auf den Boden.
  1. Gib in den oberen Eimer ein wenig Sand, so dass der Eimerboden bedeckt ist. Dann fülle den Eimer mit Wasser.
  1. Warte, bis sich der aufgewirbelte Sand wieder gesetzt hat. (In der Zwischenzeit kannst du dir überlegen, wofür man einen Unterwasserstaubsauger eigentlich brauchen könnte.)
  1. Jetzt tauche ein Schlauchende in das Wasser im oberen Eimer.
  1. Sauge am anderen Ende kurz an, bis der Schlauch mit Wasser gefüllt ist. Kneife das untere Schlauchende fest zusammen, damit das Wasser nicht aus dem Schlauch rinnen kann.
  1. Hänge das zugehaltene Schlauchende in den unteren Eimer. Nun kannst du die Öffnung frei geben

Was passiert?

Das Wasser wird aus dem oberen Behälter in den unteren gesaugt. Das Wasser fließt dabei in dem Schlauchstück im oberen Eimer sogar „bergauf“! Durch den Sog des Wassers kannst du auch den feinen Sand absaugen.

Warum ist das so?

Um den Wasserstaubsauger in Gang zu setzten, muss der Schlauch ganz mit Wasser gefüllt sein und einen Bogen vom oberen zum unteren Eimer bilden. Das Wasser im Schlauch kannst du dir wie ein Seil vorstellen. Ein Seil besteht aus miteinander verbundenen Fasern, Wasser besteht aus kleinen Teilchen, den Wassermolekülen, die beweglich miteinander verbunden sind.

Der Teil des Schlauches, der vom oberen Eimer zum höchsten Punkt des gebogenen Schlauchstückes geht, ist kürzer als der Teil des Schlauches, der vom höchsten Punkt des Bogens in den unteren Eimer geht.

Das Wasser in beiden Teilen des Schlauches wird von der Schwerkraft nach unten gezogen. Im längeren Teil des Schlauches ist die Wassersäule länger und somit schwerer als die Wassersäule im kürzeren Teil. Das Wasser strömt am unteren Ende aus und zieht sozusagen das Wasser im Schlauch mit. So etwas Ähnliches passiert auch, wenn ein Seil von einer Tischplatte rutscht. Wird das herabhängende Ende des Seils zu schwer, dann rutscht es hinunter und zieht den Rest des Seils hinterher.

Diesen „Trick“, den du im Versuch angewendet hast, nennt man auch „SaugheberEffekt“.

Wo brauche ich das?

Forscher*innen, die unter Wasser nach versunkenen Siedlungen, Schiffen und Ähnlichem suchen (sogenannte Unterwasserarchäolog*innen), brauchen solche „Unterwasserstaubsauger“ recht oft. Natürlich können sie den Sand oder Schlamm nicht einfach mit einem Schlauch in einen tiefer gelegenen Behälter leiten, und sie können es auch nicht einfach mit dem Mund absaugen. Deshalb müssen sie mit Pumpen oder Pressluft nachhelfen.

Praktisch ist so ein „Unterwasserstaubsauger“ zum Beispiel auch, wenn man ein schweres Aquarium ausleeren muss oder wenn man nach einer Überschwemmung den Keller vom Wasser befreien muss.

Übrigens:

Bevor das Hochleistungssauggerät (der „Supersauger“) bei Wien Kanal zum Einsatz kommt, wird mit dem Hochdruckwagen das Material im Kanal bis zum nächsten Schacht geschwemmt. Dabei schwemmen sich die sogenannten Schwimmstoffe (Klopapier etc.) einfach weiter, Schwermaterial hingegen häuft sich zusammen. Diese Anhäufung an Material wird mittels Hochleistungssauggeräts über die Kanaleinstiege aus den Kanälen befördert. Der Schlauch ist 40 Meter lang und kann bis zu 5.500 m3 pro Stunde saugen.

Pro Fahrt können insgesamt 9 m3 Material aus dem Kanal befördert werden. Diese Technik kommt nur in großen Hauptsammelkanälen zum Einsatz, da der Einsatz des Gerätes insgesamt sehr aufwändig ist. Kleinere Materialmengen werden daher händisch mit Kübeln aus dem Kanal befördert.