Sind Gewichte im Wasser leichter?

Fühlen sich Gewichte im Wasser leichter an? Ein physikalischer Blick auf den Auftrieb

Die Frage, ob Gewichte im Wasser leichter sind, ist trügerisch einfach. Die intuitive Antwort – ja – ist zwar richtig, doch die dahinterliegenden physikalischen Prinzipien sind es wert, genauer betrachtet zu werden. Denn es geht nicht um eine tatsächliche Massenveränderung, sondern um eine Veränderung der scheinbaren Gewichtskraft.

Die scheinbare Leichtigkeit von Objekten im Wasser beruht auf dem Auftrieb, einem fundamentalen Prinzip der Hydrostatik. Jeder Körper, der in eine Flüssigkeit eingetaucht wird, erfährt eine nach oben gerichtete Kraft, die dem Gewicht des verdrängten Flüssigkeitsvolumens entspricht – das ist das Archimedische Prinzip. Dieser Auftrieb wirkt der Schwerkraft entgegen.

Stellen wir uns einen Gewichtsblock vor. Im luftleeren Raum wirkt ausschließlich die Gewichtskraft (Masse x Erdbeschleunigung) auf ihn. Tauchen wir ihn nun ins Wasser, so wirkt zusätzlich der Auftrieb. Dieser Auftrieb ist proportional zum Volumen des eingetauchten Teils des Gewichtsblocks und der Dichte des Wassers. Je größer das Volumen und je höher die Dichte des Wassers, desto größer ist der Auftrieb.

Die resultierende Kraft, die wir als scheinbares Gewicht wahrnehmen, ist die Differenz zwischen der Gewichtskraft und dem Auftrieb. Da der Auftrieb immer in die entgegengesetzte Richtung der Gewichtskraft wirkt, fühlt sich das Gewicht im Wasser leichter an. Wichtig ist jedoch: Die Masse des Gewichtsblocks bleibt unverändert. Es ist lediglich die Netto-Kraft, die auf ihn wirkt, die kleiner ist.

Dieses Prinzip gilt nicht nur für feste Körper, sondern auch für Gase. Heißluftballons schweben beispielsweise, weil die Dichte der erwärmten Luft im Ballon geringer ist als die Dichte der umgebenden Luft. Der Auftrieb ist hier groß genug, um die Gewichtskraft des Ballons zu überwinden.

Zusammenfassend lässt sich sagen: Gewichte sind im Wasser nicht leichter im Sinne einer verringerten Masse. Vielmehr wird ein Teil ihrer Gewichtskraft durch den Auftrieb kompensiert, was zu einer reduzierten scheinbaren Gewichtskraft und dem damit verbundenen leichteren Gefühl führt. Das Verständnis dieses Phänomens erfordert ein grundlegendes Wissen über die Kräfte, die auf einen Körper in einer Flüssigkeit wirken, und die Anwendung des Archimedischen Prinzips.