Warum sinkt ein Körper im Wasser?

Warum gehen manche Dinge unter und andere schwimmen?

Die Frage, warum ein Körper im Wasser sinkt, beschäftigt die Menschheit seit jeher. Schon Archimedes tüftelte an dieser Frage und entdeckte dabei das Prinzip des Auftriebs. Doch was genau lässt nun ein Schiff auf dem Wasser gleiten, während ein Stein gnadenlos versinkt?

Die Antwort liegt im Zusammenspiel von zwei Kräften: der Gewichtskraft und der Auftriebskraft. Die Gewichtskraft zieht den Körper zum Erdmittelpunkt, sie resultiert aus seiner Masse und der Erdanziehungskraft. Die Auftriebskraft hingegen wirkt dieser entgegen und drückt den Körper nach oben. Sie entspricht dem Gewicht des vom Körper verdrängten Wassers.

Hier kommt der entscheidende Faktor ins Spiel: das Verhältnis der beiden Kräfte zueinander.

Szenario 1: Die Gewichtskraft ist größer als die Auftriebskraft.

In diesem Fall setzt sich die Schwerkraft durch und der Körper sinkt. Das passiert beispielsweise bei einem Stein. Er verdrängt zwar Wasser, doch die Menge des verdrängten Wassers ist geringer als das Gewicht des Steins selbst. Die Auftriebskraft reicht nicht aus, um ihn an der Oberfläche zu halten.

Szenario 2: Die Auftriebskraft ist größer als die Gewichtskraft.

Hier dominiert der Auftrieb und der Körper schwebt an der Wasseroberfläche. Ein Beispiel dafür ist ein Holzstück. Durch seine geringere Dichte verdrängt es mehr Wasser, als es selbst wiegt. Die Auftriebskraft überwiegt und lässt das Holz schwimmen.

Szenario 3: Die Auftriebskraft und die Gewichtskraft sind gleich groß.

In diesem Fall herrscht ein Gleichgewicht der Kräfte. Der Körper schwebt im Wasser, ohne zu sinken oder aufzusteigen. Ein U-Boot nutzt dieses Prinzip, um seine Position in der Tiefe zu kontrollieren.

Zusammenfassend lässt sich sagen: Ob ein Körper im Wasser sinkt oder schwimmt, hängt vom Verhältnis zwischen seiner Gewichtskraft und der Auftriebskraft des Wassers ab. Dieses Verhältnis wird wiederum von der Dichte des Körpers im Vergleich zur Dichte des Wassers bestimmt.