Der hohle Rumpf hält Wasser fern und verdrängt viel davon. Das Wasser drückt das Schiff nach oben: Auftrieb. Schwimmt es ruhig, trägt dieser Auftrieb das Gewicht von Schiff und Ladung.
Ein Frachter trägt sogar schwere Kisten. Sein Metall hat dabei keine neue Eigenschaft bekommen. Wir betrachten das ganze Schiff. Das Titelbild ist eine Illustration, keine Versuchsmessung.
Wasser drückt zurück
Wasser drückt auf eingetauchte Flächen. Weiter unten ist der Druck größer. Insgesamt ergibt sich eine Kraft nach oben: der Auftrieb.
Auch ein sinkender Stahlklotz erfährt Auftrieb. Er reicht dort nur nicht aus, um dessen Gewicht zu tragen.
Platz für Luft statt Wasser
Der Rumpf umschließt einen großen, luftgefüllten Raum. Solange Wasser draußen bleibt, kann das Schiff viel Wasser zur Seite drängen.
Betrachtet man Metall und Luftraum gemeinsam, ist ihre mittlere Dichte klein. Dichte beschreibt, wie viel Masse in einem bestimmten Volumen steckt.
So viel Wasser wie Gewicht
Nach dem Prinzip von Archimedes ist der Auftrieb so groß wie die Gewichtskraft des verdrängten Wassers.
Beim ruhigen Schwimmen gleichen sich Auftrieb und Gewichtskraft aus. Die Luft im Rumpf hält Platz frei; die tragende Kraft kommt vom Wasser.
Mit Ladung liegt es tiefer
Zusätzliche Ladung erhöht das Gewicht. Das Schiff taucht tiefer ein und verdrängt mehr Wasser, bis die Kräfte wieder im Gleichgewicht sind.
Das hat Grenzen: Bei Überladung oder Schieflage kann Wasser über den Rand kommen. Auch Löcher gefährden den trockenen Innenraum.
Ein Folienboot vorsichtig beladen
- Stelle mit einem Erwachsenen eine flache Kunststoffschale auf ein Handtuch und fülle sie einige Zentimeter hoch mit Wasser. Formt aus Alufolie ein kleines offenes Boot mit flachem Boden, gefalteten Kanten und hohem Rand.
- Setze das Boot aufs Wasser. Es soll frei schwimmen, ohne Boden oder Schalenrand zu berühren. Zeichne von der Seite, wo die Wasserlinie am Rumpf liegt.
- Der Erwachsene legt gleiche Münzen einzeln und gleichmäßig verteilt hinein. Beobachte nach jeder Münze die Wasserlinie. Stoppt, bevor Wasser über den Rand läuft. Zeichne den beladenen Rumpf: Liegt er tiefer?
Nur mit einem Erwachsenen und in einer flachen Schale auf dem Tisch arbeiten. Folienkanten nach innen falten; Münzen von Mund und kleinen Kindern fernhalten. Verschüttetes sofort aufwischen und die Schale danach leeren. Kein Versuch am echten Gewässer.
Zum Mitnehmen
Ein hohler Rumpf kann genug Wasser verdrängen, damit der Auftrieb sein Gewicht trägt. Mehr Ladung bedeutet mehr verdrängtes Wasser und einen tieferen Rumpf.
Was gilt für ein ruhig schwimmendes Schiff?
Quellen & Weiterlesen
NOAA · Build a boat ↗NASA Glenn · Buoyancy: Archimedes Principle ↗OpenStax · University Physics: Archimedes’ Principle and Buoyancy ↗Idaho State University · Aluminum Foil Boats ↗Unsere Texte erklären die Grundidee in eigenen Worten. Bilder und Modelle vereinfachen die Wirklichkeit; sie sind nicht maßstabsgetreu.
