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10.02.2012

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Warum schwimmen Schiffe?

Warum schwimmen Schiffe?; Rechte: WDR

Die verschiedensten Dinge schwimmen auf dem Wasser: Enten, Federn, Blätter, Schiffe… Bei den leichten Dingen finden wir das nicht verwunderlich. Aber Schiffe - wie können die sich auf der Wasseroberfläche halten? Die sind doch tonnenschwer!

Warum schwimmen Schiffe?; Rechte: WDR

Schon vor über 2000 Jahren hat diese Frage den Mathematiker und Ingenieur Archimedes (285 - 212 v. Chr.) beschäftigt. Der hat nämlich herausgefunden, dass Dinge genau dann schwimmen können, wenn ihre Dichte geringer ist, als die des Wassers. Und die Dichte hat etwas mit Gewicht und Volumen zu tun. Äh… Verwirrung… Da sind wohl erst mal ein paar Begriffserklärungen fällig:

Warum schwimmen Schiffe?; Rechte: WDR
Warum schwimmen Schiffe?; Rechte: WDR

Volumen ist ganz vereinfacht gesagt die Größe eines bestimmten Dings - oder noch besser der Rauminhalt. Dabei ist es wichtig im Kopf zu haben, dass Dinge das gleiche Gewicht haben können - aber ein unterschiedliches Volumen! Falten wir ein Schiffchen aus Alufolie, hat das ein größeres Volumen als die gleiche Menge Alufolie zur Kugel zerknüllt. Der Unterschied ist aber gravierend: Während das Schiffchen schwimmt, geht die Kugel unter - und doch haben beide das gleiche Gewicht. Und die Dichte ist das Verhältnis von Gewicht zu Volumen. Das Schiffchen hat ein großes Volumen - und somit eine geringere Dichte. Die Kugel hat ein kleines Volumen und damit eine größere Dichte. Damit etwas im Wasser schwimmt, muss seine Dichte aber geringer sein, als die des Wassers. Folglich geht die Kugel unter, während das Schiffchen schwimmt. Das Schiffchen erfährt Auftrieb. Auch die Kugel erfährt Auftrieb - aber der ist in diesem Falle zu gering, um die Kugel schwimmen zu lassen. Wie groß die Kraft des Auftriebs ist, hat also auch mit der Dichte zu tun.

Archimedes hat außerdem entdeckt, dass Dinge immer genauso viel Wasser verdrängen, wie sie selber groß sind. Taucht man einen hohlen Würfel in ein Wasserbad, wird die verdrängte Menge an Wasser genau in den Würfel passen. Und noch etwas: Dinge werden im Wasser um genau so viel leichter, wie die Menge des Wassers wiegt, das sie verdrängen.

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