Warum sinken schwere Schiffe nicht?
Warum sinken schwere Schiffe nicht?
Ein scheinbares Rätsel: Tonnen aus Stahl – und sie schwimmen!
Wer zum ersten Mal ein großes Containerschiff oder Kreuzfahrtschiff sieht, stellt sich oft unwillkürlich die Frage: Wie kann etwas so Schweres auf dem Wasser schwimmen? Schließlich sinkt doch schon ein Stein oder ein Smartphone sofort, wenn man es ins Wasser wirft.
Die Antwort liegt nicht nur im Gewicht, sondern vor allem in der Form, dem Volumen und einem physikalischen Prinzip, das schon der alte Archimedes kannte: dem Auftrieb.
Schwimmen oder sinken – worum geht es eigentlich?
Ob ein Gegenstand schwimmt oder untergeht, hängt von zwei Kräften ab:
- Gewichtskraft – sie zieht das Objekt nach unten.
- Auftriebskraft – sie drückt das Objekt nach oben, weil es Wasser verdrängt.
Wenn die Auftriebskraft größer oder gleich der Gewichtskraft ist, schwimmt der Gegenstand. Ist sie kleiner, sinkt er.
Das Faszinierende daran: Es zählt nicht nur das Gewicht, sondern wie viel Wasser das Objekt verdrängt.
Der Auftrieb – einfach erklärt
Der Auftrieb ist eine physikalische Kraft, die durch das verdrängte Wasser entsteht. Dieses Prinzip hat der griechische Mathematiker Archimedes schon vor über 2.000 Jahren erkannt. Es lautet:
„Ein Körper, der ganz oder teilweise in eine Flüssigkeit eingetaucht ist, erfährt einen Auftrieb, der gleich dem Gewicht der verdrängten Flüssigkeit ist.“
Was bedeutet das?
- Ein schwerer Gegenstand, der viel Wasser verdrängt, kann trotzdem schwimmen.
- Ein kleiner, dichter Gegenstand, der wenig Wasser verdrängt, geht unter.
Ein Beispiel: Stahlklumpen vs. Stahlschiff
| Objekt | Gewicht | Form | Verdrängung | Schwimmt? |
|---|---|---|---|---|
| Stahlklumpen | schwer | kompakt | wenig Wasser | Nein |
| Schiffsrumpf (aus Stahl) | schwer | hohl, groß | viel Wasser | Ja |
Der Trick ist also: Ein Schiff ist hohl und hat eine große Oberfläche. Dadurch verdrängt es sehr viel Wasser – genug, um sein eigenes Gewicht „auszugleichen“.
Wie viel Wasser muss ein Schiff verdrängen?
Ein einfaches Beispiel:
Ein Schiff wiegt 10.000 Tonnen. Damit es schwimmt, muss es genau so viel Wasser verdrängen, wie es selbst wiegt – also 10.000 Tonnen Wasser. Das entspricht etwa 10 Millionen Litern Wasser!
Je mehr Ladung ein Schiff aufnimmt, desto tiefer sinkt es ins Wasser – und desto mehr Wasser verdrängt es. Das erkennt man an den Lademarkierungen am Rumpf, den sogenannten Plimsoll-Linien.
Diese Linien zeigen an, wie tief ein Schiff bei verschiedenen Wasserarten (Süßwasser, Salzwasser) maximal eintauchen darf. Eine wichtige Sicherheitsvorgabe in der internationalen Schifffahrt.
Warum gehen Schiffe trotzdem unter?
Auch Schiffe können sinken – meist aus diesen Gründen:
- Leck im Rumpf: Wasser läuft ein, verdrängtes Volumen sinkt
- Überladung: Das Schiff verdrängt nicht genug Wasser für sein Gewicht
- Ungleichgewicht: Das Schiff kippt, Wasser läuft über den Rand
- Kollisionen: Mit Eisbergen, Riffen oder anderen Schiffen
- Feuer an Bord: Kann die Struktur beschädigen oder zur Evakuierung führen
Das bekannteste Beispiel: Die Titanic. Obwohl sie aufwendig konstruiert war, wurde ihr ein Leck durch einen Eisberg zum Verhängnis. Sie war als unsinkbar bekannt – aber die Wassermassen verdrängten mehr Volumen als ihr Auftrieb hergab.
Kann auch ein Betonklotz schwimmen?
Ja – wenn er hohl ist und genug Wasser verdrängt! Auch Boote oder Schwimmkörper aus Beton existieren – zum Beispiel im Brückenbau, bei Pontons oder Hafenanlagen. Entscheidend ist nicht das Material, sondern die Kombination aus Volumen, Dichte und Form.
Daraus folgt: Selbst Materialien, die schwerer als Wasser sind, können schwimmen, solange das gesamte Objekt durchschnittlich eine geringere Dichte als Wasser hat.
Schwimmen in anderen Flüssigkeiten
Wusstest du, dass manche Dinge in Salzwasser besser schwimmen als in Süßwasser?
Der Grund: Salzwasser ist dichter – es erzeugt mehr Auftrieb.
| Flüssigkeit | Dichte (kg/m³) | Auftrieb |
|---|---|---|
| Süßwasser | ca. 1.000 | normal |
| Salzwasser | ca. 1.025 | stärker |
| Totes Meer | über 1.200 | extrem stark |
Deshalb treiben Menschen im Toten Meer fast wie von selbst an der Oberfläche. Wer gerne mehr über physikalische Phänomene wissen will, findet auch im Artikel Warum schlafen uns manchmal die Hände ein? spannende Körperreaktionen einfach erklärt.
Fun-Facts zum Thema Schwimmen
- Das größte Containerschiff der Welt wiegt leer über 230.000 Tonnen – und schwimmt!
- Die Titanic hätte schwimmen können, selbst wenn vier ihrer Abteile voll Wasser gelaufen wären.
- Ein Eisenwürfel sinkt – aber eine aus Eisen gebaute Badewanne kann schwimmen.
- Ein Mensch mit Luft in der Lunge hat weniger Dichte als Wasser – und bleibt deshalb über Wasser.
- Auch Betonboote wurden im Zweiten Weltkrieg verwendet – sie waren billiger und schwimmfähig.
Fazit: Warum sinken schwere Schiffe nicht?
Schwere Schiffe sinken nicht, weil sie so geformt sind, dass sie viel Wasser verdrängen. Dadurch entsteht eine Auftriebskraft, die ihr Gewicht ausgleicht. Entscheidend ist also nicht allein, wie schwer etwas ist – sondern wie groß sein Volumen ist und wie viel Wasser es beiseite schiebt. Die Anwendung von Archimedes’ Prinzip ist bis heute grundlegend für jede Form von Schiffbau – vom Kajak bis zum Flugzeugträger.
Wer tiefer in die Physik eintauchen will, findet auf Planet Schule – Schwimmen und Sinken weitere Videos und Lernmaterialien für alle Altersgruppen.