04 Unsinkable Disk

Aufgabenstellung

A metal disk with a hole at its centre sinks in a container filled with water. When a vertical water jet hits the centre of the disc, it may float on the water surface. Explain this phenomenon and investigate the relevant parameters.

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Leitfragen

• Mache dich zunächst mit den Konzepten von Dichte und Auftrieb vertraut. Welche Materialien sinken schnell, welche eher langsam?
• In der Aufgabenbeschreibung wird explizit eine Metallscheibe verlangt. Versuche das Phänomen damit zu reproduzuieren.
• Wie kann die Metallscheibe schwimmen obwohl ihre Dichte deutlich höher als die des Wassers ist?
• In deinem experimentellen Aufbau solltest du die Geschwindigkeit sowie die Flussmenge des Wasserstrahls effektiv regulieren können. Versuche damit das untere Limit zu finden, das einer Metallscheibe gerade noch so Auftrieb verleiht.
• Wie beeinflussen relevante Parameter der Scheibe (Durchmesser, Dicke, Lochdurchmesser, …) das Phänomen?
• Wie kann das Aufschwimmen der Scheibe theoretisch beschrieben und vorhergesagt werden?