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Differenzmethode in Physik anwenden - so wird's gemacht

Sie wollen in der Physik das Volumen eines nahezu unförmigen Gegenstandes bestimmen, zum Beispiel von einem Stein? Dann sollten Sie die Differenzmethode anwenden, die auch ohne komplizierte Ausstattung leicht durchzuführen ist.

Sie benötigen den passenden Messbecher.
Sie benötigen den passenden Messbecher. © Sabine Rothenbücher / Pixelio

Was Sie benötigen:

  • Gegenstand, dessen Volumen Sie bestimmen wollen
  • Becherglas mit Volumeneinteilung

Volumen in der Physik nach der Differenzmethode bestimmen

Das Volumen unförmiger Gegenstände wie Steine können Sie nicht berechnen, sondern nach der Differenzmethode messen. Für dieses Physikexperiment benötigen Sie allerdings nicht viel mehr als ein Becherglas mit Volumeneinteilung, zum Beispiel in Milliliter. Selbstredend muss der Stein natürlich in dieses Becherglas hineinpassen (und es sollte nicht zu viel Volumen über sein, sonst wird die Messung ungenau!).

  1. Befüllen Sie das Becherglas etwa zur Hälfte mit Wasser und schreiben Sie sich diese Ausgangsbefüllung auf.
  2. Lassen Sie nun vorsichtig (!) den Stein in den Messbecher gleiten. Dabei müssen Sie unbedingt darauf achten, dass kein Wasser herausspritzt und auch keine Luftblasen unten am Stein haften und mit versenkt werden.
  3. Durch das Absenken des Steins erhöht sich der Wasserstand im Messbecher.
  4. Lesen Sie nun den neuen Wasserstand ab.
  5. Bilden Sie aus den beiden Ablesewerten die Differenz, mit anderen Worten: Ziehen Sie den niedrigeren Wert vom hohen Wert ab.
  6. Diese Differenz entspricht dem Volumen des Steins.

Milliliter in Kubikcentimeter umrechnen

Leider ist das Volumen auf den meisten Messbechern oder Messzylindern in der Physik in der Einheit Milliliter (ml) angegeben und so erhalten Sie es ja auch nach der Differenzmethode. Das Volumen fester Körper wird jedoch meist in Kubikcentimetern (cm³) angegeben. So rechnen Sie um:

  1. 1 l Wasser entspricht einerseits 1000 ml und andererseits dem Volumen von 1 dm³ (Kubikdezimeter).
  2. Sie rechnen um: 1 dm³ = 1 dm x 1 dm x 1 dm = 10 cm x 10 cm x 10 cm = 1000 cm³.
  3. Durch Vergleich erhalten Sie: 1 ml = 1 cm³. Sie können Ihr Ergebnis also getrost in Kubikcentimeter angeben, wenn Sie das Volumen in Milliliter gemessen haben.

Auf diese Probleme sollten Sie achten

  • Ihr Messergebnis wird sehr ungenau, wenn der auszumessende Gegenstand viel kleiner als das Becherglas ist. Gegenstand und Becherglas sollten zueinander passen. 
  • Probleme werden Sie auch bekommen, wenn es sich um einen sehr kleinen Gegenstand handelt, beispielsweise um eine Büroklammer. Hier können Sie schmale Messzylinder benutzen und müssen wohl der Klammer etwas nachhelfen, damit sie untergeht. Auch eine Volumenmessung nach der Überlaufmethode ist möglich. In den meisten Physiksammlungen gibt es dafür spezielle Gefäße.
  • Probleme machen auch Gegenstände, die auf Wasser schwimmen, also viele Kunststoffe oder auch Figuren aus Styropor. Für diese Körper ist die Methode natürlich ungeeignet, da immer ein Teil des Volumens über der Wasseroberfläche verbleibt.
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