Guerickes Windbüchse
Otto von Guericke baute eine legendäre Windbüchse. Deren Nachbau lädt zu physikalischen Untersuchungen ein.
Im Jahre 1672 beschrieb Otto von Guericke eine Vorrichtung, um Geschosse durch die Druckdifferenz zwischen Luftdruck und zuvor erzeugtem Vakuum zu beschleunigen. Das Grundprinzip dieser Windbüchse entsprach dem moderner Luftgewehre. An einem Nachbau lässt sich mit Hilfe von Hochgeschwindigkeits-Videos die dieser Schießvorrichtung untersuchen.
Nachbau der Windbüchse.
Der Nachbau (Abbildung) besteht aus einem etwa 2,5 langen Metallrohr mit einem Innendurchmesser von 26 mm. Das rechte Ende kann über einen Dichtring mit Plastikscheiben, Pappe, Luftballons, Folie oder auch Tischtennisbällen vakuumdicht verschlossen werden, links lässt sich das Rohr mit einem Gummistopfen abdichten. Eine Bohrung ermöglicht die Evakuierung des Rohrs. Als Versuchsprojektil eignen sich beispielsweise einseitig abgerundete Plastikzylinder.
Für die Versuchsvorbereitung schiebt man den Plastikzylinder in das linke Ende hinein und verschließt beide Enden. Hinter das rechte Ende des Rohrs wird als Sicherheitsvorrichtung eine Auffangvorrichtung, beispielsweise ein mit Verpackungsmaterial gefüllter Pappkarton, angebracht. Die Experimente sollten niemals ohne diese Vorrichtung erfolgen.
Nach Beladung wird das Rohr über eine Pumpe auf einen Enddruck unter 1 hPa evakuiert. Entfernt man nun die Dichtung am linken Rohrende, strömt sehr schnell Luft in das Rohr hinein. Wegen der guten Passdichte des Plastikzylinders im Rohr bildet sich ein Druckunterschied zum Vakuum auf der rechten Seite des Zylinders aus. Dadurch wird der Zylinder beschleunigt, bis er die rechte Dichtung trifft und diese durchstößt. Das Hochgeschwindigkeits-Video zeigt den Austritt des Zylinders aus dem Rohr.
Diese Aufnahmen ermöglichen grundlegende physikalische Betrachtungen. Außerdem lassen sich quantitative Bezüge zu modernen Luftgewehren herstellen.
Den vollständigen Artikel mit einer Bauskizze und physikalischen Abschätzungen finden Sie in der aktuellen Ausgabe von Physik in unserer Zeit hier zum Download.
Das Video sowie weitere Hochgeschwindigkeits-Filme finden Sie auch in unserem Youtube-Kanal.
