Schüttvolumen-Manipulations-Versuch
Physik
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Grundidee
Man hat einen Würfel mit einer Kantenlänge von möglichst genau 10 cm. Damit hat der Würfel ein Volumen von 1000 cm³, sprich tausend Kubikzentimeter, auch ein Liter genannt. Nun soll der Würfel geschickt so zerkleinert werden, dass das Schüttvolumen am Ende möglichst groß.
Beschreibung
Material
- Alternativ: Steckschaum [für Blumen]
Durchführung
Forme aus Knete, Styrodur oder dem dunkelgrünen Steckschaum für Blumen einen Würfel mit einer Kantenlänge von möglichst genau 10 cm³. Zerlege den Würfel dann irgendwie in mehrere oder viele kleine Stücke. Kippe alle diese Stücke am Ende in den Messbecher. Miss das Schüttvolumen. Wenn die Stücke recht groß sind, kann man jedoch schlecht sagen, wo genau die Oberfläche des geschütteten Guts im Messbecher liegt. Nimm dann zum Ablesen die höchste Stelle, die vom Schüttgut im Messbecher erreicht wird.
- 10 mal 10 mal 10 Zentimeter langer Würfel
- Diesen Zerkleiner in viele kleinere Stücke
- Das Schüttvolumen der Stücke messen
Am Ende solltest du als Ergebnis das Schüttvolumen als cm³ (Kubikzentimeter) haben. Ein Tipp: viele Messbecher zeigen statt cm³ die Einheit ml (Milliliter) an. Kubikzentimeter und Milliliter sind von den Zahlenwerten her immer gleich. Man nimmt Kubikzentimeter eher für feste Körper und Milliliter eher für flüssige Stoffe. Für das reine Volumen gilt: 1 cm³ ist genauso viel Volumen wie 1 ml.
Auswertung
Wie erfolgreich war nun die Zerkleinerung? Das Ziel ist ja ein möglichst großes Schüttvolumen zu erreichen. Eine Zahl, die wir als Maß für den Erfolg nutzen können ist die sogenannte Schüttungszahl [1], auch Auflockerungsfaktor [2] genannt. Diese Zahl sagt, wie viel mal so groß das Schüttvolumen ist, wie das Volumen des kompakten, noch nicht zerkleinerten Materials am Anfang. Dazu ein gerechnetes Beispiel mit Zahlen:
- Würfelvolumen der Knete am Anfang: 1000 cm³
- Schüttvolumen nach dem Zerkleinern: 1200 cm³
- Schüttungszahl oder Auflockerungsfaktor: 1,2
Um den Auflockerungsfaktor oder die Schüttungszahl zu berechnen, teilt man das Volumen des aufgelockerten Materials durch das Volumen am Anfang. Im Beispiel teilt man also 1200 durch 1000. Das Ergebnis war dann 1,2. Das Ergebnis einer Division sagt immer, wie viel mal so groß der Dividend (die erste Zahl) wie der Divisor (die zweite Zahl) ist. [3] Das Ergebnis gibt mathematisch gesprochen das Verhältnis von Dividen zu Divisor. Siehe dazu mehr im Artikel zur 👉 Verhältnisfrage
Beispiele
Um eine Idee davon zu bekommen, was mit verschiedenen Materialien möglich ist, kann man sich einige Schüttungszahlen oder Auflockerungsfaktoren ansehen, wie sie aus der Industrie bekannt sind:
Interessant ist hier das Konglomerat. Hier scheint es möglich zu sein, das Volumen durch geschickte Verkleinerung auf das Zweieinhalbfache (2,5 mal so viel) zu vergrößern. Konglomerat ist ein Gestein, das aus verkitteten rundlichen Trümmern besteht. Aus 1000 cm³ eines solchen Gesteins kann man durch Zerkleinerung so 2500 cm³ Gestein. Siehe auch die Tabelle zu 👉 Schüttungszahlen
Fußnoten
- [1] Walter Bischoff: Das kleine Bergbaulexikon: Westfälische Berggewerkschaftskasse Bochum. Verlag Glückauf, 1988. 404 S. ISBN 3-7739-0501-7.
