Ein cartesischer Taucher (auch: Tanzteufel, Flaschenteufel, Wasserteufel oder Drehteufel), ist ein mit Flüssigkeit und Luft gefüllter Hohlkörper, der als Spielzeug für den Druck in Flüssigkeiten dienen kann.
Früher hat man den Grundschülern somit spielerisch Druck und Verdrängung beigebracht.
Zu DDR-Zeiten war es das Fach "Heimatkunde", in dem den Grundschülern (1. - 4. Klasse) die naturwissenschaftlichen Fachbereiche näher gebracht wurden.
Der Name ist abgeleitet von René Descartes [ʁəˈne deˈkaʁt]. Descartes war ein französischer Philosoph, Mathematiker und Naturwissenschaftler, der nur zugern mit der schwedischen Königin philosophiert und "geschnackt" hat.
1640 entdeckte Descartes das Prinzip des cartesischen Tauchers aber dokumentierte niemals seine Funktion.
Unabhängig von Descartes entdeckte 1648 der Italiener
Raffaello Magiotti, ein Physiker, Mathematiker und Astronom, das
Prinzip des cartesischen Tauchers. Anders als Descartes dokumen-tierte Magiotti seine Arbeit mit Skizzen und Beschreibungen.
Deshalb hat der cartesische Taucher seinen Namen von Descartes, die eigentliche Entdeckung des Prinzips wird allerdings Magiotti zugeschrieben.
Fun Fact: Jedes U-Boot, auch die neuesten und modernsten, funktionieren nach dem Prinzip von Descartes und Magiotti.
Funktionsweise
Der cartesische Taucher, (in unserem Fall aus Glas - unser Kunsthandwerk), wird aus einer dünnen, farbigen Glasröhre geblasen. Er verfügt über einen Hohlraum, der über eine unverschlossene, haarfeine Öffnung im Teufels-schwänzchen nach außen führt. Der Hohlraum wird so weit mit Wasser gefüllt, dass der Auftrieb gerade noch ausreicht und er nicht untergeht, sich also gerade noch an der Wasseroberfläche hält. So wird er in eine möglichst komplett mit Wasser gefüllte Flasche gesetzt, welche z. B. mit einem flexiblen Gummihut (Gummimost-Stopfen) verschlossen wird.
Durch Drücken auf den Verschluss wird der Druck im Innern der Flasche erhöht. Dieser Druck überträgt sich über das Wasser auf den Taucher und das in ihm enthaltene Luftvolumen, welches damit zusammengedrückt (komprimiert) wird.
Wegen der Inkompressibilität des Wassers entspricht die Volumenänderung am Verschluss praktisch vollständig der Volumenänderung der Luft im Taucher. Durch die Erhöhung des Drucks wird die im Körper eingeschlossene Luft komprimiert. Wasser strömt durch die Schwanzöffnung in den Hohlkörper des Tauchers - dieser wird schwerer und sinkt nach unten, weil der Auftrieb durch die Kompression der Luft nachlässt.
Umgekehrt nimmt durch das Loslassen am Verschluss der Druck ab und damit das Volumen der Luft wieder zu. Sie dehnt sich unter Verdrängung von etwas Wasser wieder aus, womit das Volumen und damit der Auftrieb wieder größer werden – die Figur steigt wieder auf.
Spielzeug
Früher wurden Glasflaschen mit Gummimost-Stopfen verwendet, um klein und groß die Funktionsweise des cartesischen Tauchers zu zeigen. Glasflaschen hatten aber einen entscheidenden Nachteil: Hatte man einen cartesischen Taucher aus Glas, konnte es passieren, wenn man die Luft über den Gummimost-Stopfen zu stark komprimierte, dass der Taucher in der Flasche sehr schnell sank und auf dem Glasboden der Flasche aufschlug. Das Ergebnis waren meist abgebrochene Beinchen und ein kaputter Taucher.
Man muss bedenken, Glas ist ein relativ schweres Material und der Taucher muss leicht bleiben.
Der Hohlkörper muss also bei seiner Herstellung sehr dünnwandig aufgeblasen werden.
Da der Taucher meist als Teufel ausgeführt wird - deshalb "Flaschenteufel" - kommen noch Dekorationen, wie Hörner, Augen, Nase, angelegte Ärmchen und Beine hinzu.
Die bessere Variante ist eine PET-Flasche. Hier drückt man zur Kompression der Luft nicht auf den Deckel, sondern drückt die Flasche am Flaschenbauch zusammen.
In einer PET-Flasche kann man den Flaschenteufel wesentlich feinfühliger steuer. Tanzen, schweben und verschiedene "Zaubertricks" lassen sich somit einfach realisieren.
Tipps & Tricks
- Es gibt Flaschen in verschiedensten Plastikmaterialien. Bitte verwenden Sie keine Flaschen, die
in eingeschweißen Folie-Trägern verkauft werden. Diese Flaschen sind so weich vom Material,
dass der Flaschenteufel beim drücken zwar schnell sinkt, die Flasche aber aufgrund ihrer
Materialbeschaffenheit nur sehr langsam in ihre Ursprungsform zurück geht, was das Aufsteigen
des Flaschenteufels verlangsamt. Im Extremfall läuft der Flaschenteufel voll und ist zu schwer,
um wieder aufzusteigen.
Das heißt: Flasche entleeren, Flaschenteufel entleeren und Start von Neuem.
Deshalb raten wir zu PET-Flaschen, also alles, was in Kästen verkauft wird - keine Werbung:
(z.B. Gerolsteiner, Thüringer Waldquell, Lichtenauer, Sachsenquelle oder so etwas, am Besten
klar und ohne Reliefs)
- Drehen Sie niemals die Flasche herum (Deckel zeigt nach unten) und drücken Sie dann.
In diesem Fall ist das Schwänzchen des Flaschenteufels der höchste Punkt des Hohlkörpers.
Ergebnis: Die komplette Luft entweicht aus dem Flaschenteufel, er läuft voll Wasser und es findet
kein Auftrieb mehr statt. Der Flaschenteufel ist zu schwer und bleibt wie ein gesunkenes Schiff
am Flaschenboden liegen.
Das heißt: Flasche entleeren, Flaschenteufel entleeren und Start von Neuem.
- Immer erst die Flasche füllen, dann den Flaschenteufel einsetzen, Flaschendeckel zudrehen,
Flasche ein paar mal drücken (Flaschenteufel läuft mit der optimalen Wassermenge voll und
richtet sich senkrecht aus).
Spielen Sie etwas mit der Füllmenge der Flasche, wenn das Drücken und das Tauchen zu schwer
gehen. Hier gibt es keine Faustregel. Etwas mehr oder etwas weniger Wasser führen irgendwann
zum Erfolg. Der Flaschenteufel (cartesische Taucher) ist ein Stück weit auch ein Barometer. Hoher
Luftdruck erleichtert das Drücken, niedriger Luftdruck erschwert es. Auch direkte Sonnen-
einstrahlung, Wärme oder Kälte beeinflussen den Druck in der Flasche. Hierzu einfach mal kurz
die Flasche aufdrehen und für Druckausgleich sorgen.
- Verwenden Sie bitte Leitungswasser, es sei denn, es ist sehr kalkhaltig. In diesem Fall "opfern"
Sie bitte eine Flasche stilles Mineralwasser, kein "Medium" oder "Sprudel / spritzig".
Einige Menschen verschenken den Flaschenteufel zu Geburtstagen und anderen Anlässen als
Gimmick in Likörflaschen. Bitte unterlassen Sie das, denn zuckerhaltige Flüssigkeiten (Liköre, Saft,
Limo, Cola) setzen die winzige Öffnung im Schwänzchen des Flaschenteufels zu, da der Zucker in
den Getränken kristallisiert. Die Reinigung des Flaschenteufels im Essigbad ist nervig.
Bitte niemals heißes Wasser zum reinigen nehmen!
- Das Wasser in Plastikflaschen neigt mit der Zeit dazu "zu kippen". Algen und Schwebstoffe bilden
sich. Tauschen Sie also bitte das Wasser in der Flasche mindestens einmal im viertel Jahr aus.
Kommen Sie uns doch einfach mal mit Ihren Kindern, Enkeln und Urenkeln, Nichten, Neffen, Cousinen und Cousins auf unseren Kunsthandwerkermärkten und Messen besuchen und lassen Sie sich und Ihre Liebsten vom Flaschenteufel und seinen Fähigkeiten verzaubern.
Ein kleines Experiment für zu Hause
- Wie man sich seinen eigenen cartesischen Taucher baut -