Obwohl große Schiffe seit Jahrhunderten auf den Meeren der Welt unterwegs sind, können sie für manche Menschen immer noch ein Rätsel sein. Angesichts solch grandioser Konstruktionen bleibt eine Frage: Warum schwimmen Schiffe?

Die Antwort ist einfacher, als es scheint, und wurde schon vor Jahrhunderten von Seefahrern und Ingenieuren gefunden, die Lösungen für die Erforschung der Meere suchten. Kurz gesagt, sie kann mit Hilfe von zwei Konzepten beantwortet werden.

Verstehen wir also ein wenig mehr über die Dichte und das Archimedische Prinzip, um die Zweifel zu zerstreuen.

Dichte

Die Dichte wird durch das Verhältnis von Masse zu Volumeneinheit eines beliebigen Stoffes definiert. Damit ein Gegenstand, z. B. ein Schiff, schwimmen kann, muss seine Masse auf ein großes Volumen verteilt sein.

Denn je mehr Masse verteilt ist, desto geringer ist die Dichte des Objekts. Mit anderen Worten: Die Antwort auf die Frage "Warum schwimmen Schiffe?" lautet einfach: Weil ihre durchschnittliche Dichte geringer ist als die des Wassers.

Da das Innere des Schiffes zu einem großen Teil aus Luft besteht, kann es trotz der schweren Stahlverbindungen schwimmen.

Das gleiche Prinzip zeigt sich, wenn man beispielsweise einen Nagel mit einer Styroporplatte vergleicht: Obwohl der Nagel leichter ist, sinkt er aufgrund der hohen Dichte im Vergleich zur geringen Dichte des Styropors.

Archimedes-Prinzip

Archimedes war ein griechischer Mathematiker, Ingenieur, Physiker, Erfinder und Astronom, der im 3. Jahrhundert v. Chr. lebte. In seinen Forschungen stellte er ein Prinzip auf, das wie folgt beschrieben werden kann

"Jeder Körper, der in eine Flüssigkeit eingetaucht ist, erfährt eine senkrecht nach oben gerichtete Krafteinwirkung (Schub), deren Stärke gleich dem Gewicht der vom Körper verdrängten Flüssigkeit ist."

Mit anderen Worten: Das Gewicht eines Schiffes, das während seiner Bewegung das Wasser verdrängt, verursacht eine Reaktionskraft des Wassers gegen das Schiff. In diesem Fall würde die Antwort auf die Frage "Warum schwimmen Schiffe?" etwa so lauten: Weil das Wasser das Schiff nach oben drückt.

Ein 1.000-Tonnen-Schiff beispielsweise übt auf seinen Rumpf eine Kraft aus, die 1.000 Tonnen Wasser entspricht, und sorgt so für seinen Halt.

Warum treiben Schiffe auch in rauer See?

Ein Schiff ist so konstruiert, dass es trotz des durch die Wellen verursachten Schaukelns schwimmt, da sein Schwerpunkt unterhalb des Schubzentrums liegt und das Gleichgewicht des Schiffes gewährleistet ist.

Wenn ein Körper schwimmt, unterliegt er der Wirkung dieser beiden Kräfte. Wenn die beiden Zentren zusammenfallen, ist das Gleichgewicht gleichgültig. In diesen Fällen bleibt das Objekt also einfach in der Position, in der es ursprünglich platziert wurde. Diese Fälle sind jedoch häufiger bei vollständig eingetauchten Objekten.

Bei teilweisem Eintauchen, wie bei Schiffen, führt die Neigung dazu, dass das Volumen des sich bewegenden Teils des Wassers das Schubzentrum verändert. Der Auftrieb ist gewährleistet, wenn das Gleichgewicht stabil ist, d. h. sie ermöglichen die Rückkehr des Körpers in die Ausgangslage.

Quellen Azeheb, Brasilianische Schule, EBC, Weg Museum

Bilder CPAQV, Lehrer aus Kentucky, Weltkreuzfahrten, Schule in Brasilien