Warum schwimmen manche Objekte und andere nicht?

Warum schwimmen manche Objekte und andere nicht?

Jeder hat schon einmal einen Gegenstand ins Wasser fallen lassen und beobachtet, ob er sinkt oder schwimmt. Manche Gegenstände, wie z. B. Boote und Gummibälle, schwimmen an der Oberfläche, während andere, wie z. B. Steine und Metall, sinken. Was bestimmt, ob ein Objekt schwimmt oder sinkt?

Die Antwort liegt in der Dichte. Dichte ist ein physikalisches Maß dafür, wie viel Masse ein Objekt für sein Volumen hat. Je dichter ein Objekt ist, desto mehr Masse hat es für seine Größe.

Wenn ein Objekt ins Wasser fällt, verdrängt es eine gewisse Menge Wasser. Die verdrängte Wassermenge hat das gleiche Volumen wie das eingetauchte Objekt. Das Gewicht des verdrängten Wassers ist nach dem archimedischen Prinzip gleich der Gewichtskraft des Objekts.

Wenn das Gewicht des verdrängten Wassers größer ist als das Gewicht des Objekts, schwimmt das Objekt. Das liegt daran, dass die nach oben gerichtete Auftriebskraft des Wassers größer ist als die nach unten gerichtete Gewichtskraft des Objekts.

Wenn das Gewicht des verdrängten Wassers kleiner ist als das Gewicht des Objekts, sinkt das Objekt. Das liegt daran, dass die nach unten gerichtete Gewichtskraft größer ist als die nach oben gerichtete Auftriebskraft.

Hier sind einige Beispiele:

• Holz und Plastik: Diese Materialien haben eine geringere Dichte als Wasser. Wenn sie ins Wasser gelegt werden, verdrängen sie eine größere Wassermenge als ihr eigenes Gewicht. Die nach oben gerichtete Auftriebskraft ist daher größer als die nach unten gerichtete Gewichtskraft, wodurch sie schwimmen.
• Metalle: Diese Materialien haben eine höhere Dichte als Wasser. Wenn sie ins Wasser gelegt werden, verdrängen sie eine kleinere Wassermenge als ihr eigenes Gewicht. Die nach oben gerichtete Auftriebskraft ist daher kleiner als die nach unten gerichtete Gewichtskraft, wodurch sie sinken.
• Süßkartoffeln vs. Speisekartoffeln: Süßkartoffeln haben eine geringere Dichte als Speisekartoffeln. Das liegt daran, dass sie mehr Luftblasen enthalten. Wenn beide Arten von Kartoffeln ins Wasser gelegt werden, verdrängt die Süßkartoffel eine größere Wassermenge als die Speisekartoffel. Die nach oben gerichtete Auftriebskraft ist daher bei der Süßkartoffel größer, wodurch sie schwimmt, während die Speisekartoffel sinkt.

Daher hängt das Schwimmen oder Sinken eines Objekts davon ab, ob seine Dichte größer oder kleiner ist als die Dichte des Wassers. Gegenstände mit einer geringeren Dichte schwimmen, während Gegenstände mit einer höheren Dichte sinken.