Ein Schiff schwimmt, weil es eine bauchige, voluminöse Form hat. Nicht das Material allein ist entscheidend, sondern das Volumen. Ein zusammengeknülltes Schiff würde sinken.
Durch seine Form verdrängt das Schiff Wasser. Dieses verdrängte Wasser erzeugt eine Kraft nach oben: den Auftrieb. Ist der Auftrieb genauso groß oder größer als das Gewicht des Schiffs, bleibt es an der Wasseroberfläche.
Dieses Prinzip beschreibt das Archimedische Gesetz: Der Auftrieb ist gleich dem Gewicht der verdrängten Wassermenge.
Wikipedia-Stichworte: Schiff, Auftrieb, Gesetz von Archimedes, Metazentrum
Warum sinkt das Schiff nicht so weit ein, dass Wasser ins Innere fließt?
Am einfachsten versteht man das mit einem U-Boot. Ein U-Boot kann schwimmen und sinken. Ein U-Boot, das schwimmt und kein Dach hat, ist physikalisch gesehen ein Schiff.
Nehmen wir zur Vereinfachung an, das U-Boot sei eine Kiste.
Der Wasserdruck nimmt mit der Tiefe zu. Links und rechts wirken gleich große Druckkräfte – sie heben sich auf. Unten wirkt jedoch mehr Druck als oben. Die Summe aller Druckkräfte ergibt eine Kraft nach oben: den Auftrieb.
(1) Wasserdruck nimmt mit der Tiefe zu
(2) Druck von oben
(3) Druck von unten
(4) Druck von den Seiten
(5) Alle Druckkräfte zusammen ergeben den Auftrieb
Der Auftrieb wirkt nach oben, das Gewicht der Kiste wirkt nach unten. Diese beiden Kräfte stehen in Konkurrenz.
(5) Auftrieb
(6) Gewicht
Ist der Auftrieb größer als das Gewicht, steigt der Körper auf. Ist das Gewicht größer, sinkt er ab.
Ein schwimmendes U-Boot braucht oben kein Dach mehr – wir schneiden es weg. Das Ergebnis ist ein Schiff.
Archimedes zeigte: Der Auftrieb ist genauso groß wie das Gewicht des verdrängten Wassers.
Wiegen wir das verdrängte Wasser, wissen wir, wie stark der Auftrieb ist.
Was muss ich mir merken?
- Wasserdruck nimmt mit der Tiefe zu.
- Unten wirkt mehr Druck als oben → Auftrieb entsteht.
- Der Auftrieb ist eine Kraft nach oben.
- Auftrieb = Gewicht des verdrängten Wassers.
- Ein Schiff schwimmt, wenn Auftrieb ≥ Gewicht.
- Die Form ist entscheidend, nicht das Material.
- Ein schwimmendes U-Boot ohne Dach ist ein Schiff.
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