Wieso geht ein schweres Kreuzfahrtschiff aus Stahl nicht unter?

Answer 1

Die verschiedensten Dinge schwimmen auf dem Wasser: Enten, Federn, Blätter, Schiffe… Bei den leichten Dingen finden wir das nicht verwunderlich. Aber Schiffe - wie können die sich auf der Wasseroberfläche halten? Die sind doch tonnenschwer!
Schon vor über 2000 Jahren hat diese Frage den Mathematiker und Ingenieur Archimedes (285 - 212 v. Chr.) beschäftigt. Der hat nämlich herausgefunden, dass Dinge genau dann schwimmen können, wenn ihre Dichte geringer ist, als die des Wassers. Und die Dichte hat etwas mit Gewicht und Volumen zu tun. Äh… Verwirrung… Da sind wohl erst mal ein paar Begriffserklärungen fällig:

Volumen ist ganz vereinfacht gesagt die Größe eines bestimmten Dings - oder noch besser der Rauminhalt. Dabei ist es wichtig im Kopf zu haben, dass Dinge das gleiche Gewicht haben können - aber ein unterschiedliches Volumen! Falten wir ein Schiffchen aus Alufolie, hat das ein größeres Volumen als die gleiche Menge Alufolie zur Kugel zerknüllt. Der Unterschied ist aber gravierend: Während das Schiffchen schwimmt, geht die Kugel unter - und doch haben beide das gleiche Gewicht. Und die Dichte ist das Verhältnis von Gewicht zu Volumen. Das Schiffchen hat ein großes Volumen - und somit eine geringere Dichte. Die Kugel hat ein kleines Volumen und damit eine größere Dichte. Damit etwas im Wasser schwimmt, muss seine Dichte aber geringer sein, als die des Wassers. Folglich geht die Kugel unter, während das Schiffchen schwimmt. Das Schiffchen erfährt Auftrieb. Auch die Kugel erfährt Auftrieb - aber der ist in diesem Falle zu gering, um die Kugel schwimmen zu lassen. Wie groß die Kraft des Auftriebs ist, hat also auch mit der Dichte zu tun.

Archimedes hat außerdem entdeckt, dass Dinge immer genauso viel Wasser verdrängen, wie sie selber groß sind. Taucht man einen hohlen Würfel in ein Wasserbad, wird die verdrängte Menge an Wasser genau in den Würfel passen. Und noch etwas: Dinge werden im Wasser um genau so viel leichter, wie die Menge des Wassers wiegt, das sie verdrängen.

Answer 2

Weil die Autriebskraft des Wassers größer ist als das Gewicht des Schiffes.

Answer 3

Also auch ein Kreuzfahrer kann natürlich untergehen... Aber in der Regel schwimmen diese Kolosse weil sie mehr Wasser verdrängen als sie selbst wiegen.

Wenn sich dieses Verhältnis etwa durch Wassereinbruch ändert geht auch die stolze Queen 2 unter.

Answer 4

Ich schätze mal das du die Frage so meinst warum es durch sein Gewicht nicht unter geht. Das ist aber logisch, wenn das Schiff auf dem Meer schwimmt dann geht es ja unter, aber nur bis eine bestimmte Tiefe bis die luft es trägt. Wenn man es genug (das heißt mit ganz schön viel) Gewicht beladen tuht dann würde es auch unter gehen.

Answer 5

Solange das Gewicht des Schiffes nicht höher ist wie das durch das Schiff verdrängte Wasser schwimmt das Schiff.

Answer 6

stimmt untergehen kann es immer, aber wenn es schwimmt dann schwimmt es, weil es mehr wasser (=gewicht) verdrängt als es selbst wiegt. es erfährt einen auftrieb.

Answer 7

Wegen des Auftriebes. Das Gewicht des durch das Schiff verdrängten Wassers ist größer als das Gewicht des Schiffs selbst. Das Schiff ist ja auch hohl und nicht massiv aus Stahl.

Answer 8

einmal liegt das an der auftriebskraft...das schiff muss mehr auftriebskraf erhalten, als dass es selber wiegt....
dann hat noch en shluer hrr archimedes schon ziemlich früh herausgefunden, dass das verdrängte wasaser, genau so viel wiegt, wie die masse, die es verdängt hat,...steigst du also in ene badewanne vrdrängst du genau so viel wasser, wie du wiegst!!!
lg, Lisa

Answer 9

Naja...

Nichts für ungut, aber solche Sätze wie "solange ein Schiff WENIGER wiegt als das von ihm verdrängt Wasser, schwimmt es", sind etwas leichtfertig geschrieben...

WENN ein Schiff weniger wiegt, als das von ihm verdrängte Wasser, dann steigt es auf!

Ein Schiff schwimmt stabil, wenn ein Gleichgewicht besteht zwischen der Masse des verdrängten Wassers und der Masse des Schiffes.

Wenn ein Schiff an der Wasseroberfläche schwimmt, dann verdrängt es ein bestimmtes Wasservolumen.
Das Schiff wird von der Erdanziehung hinabgezogen, aber da es stabil im Wasser ist, muß es eine zweite Kraft geben, die GENAUSO STARK ist wie die Erdanziehung und dieser genau entgegengerichtet ist - quasi als Ausgleich. Diese ausgleichende Kraft ist der Auftrieb. Diese Auftriebskraft muß genau so groß sein wie die Gewichtskraft, denn wäre der Auftrieb schwächer, würde die Erdanziehung überwiegen und das Schiff absacken, wäre der Auftrieb aber stärker, dann würd er überwiegen und das Schiff würde aufsteigen.

Woher stammt dieser Auftrieb? Würde nicht das Schiff an seinem Ort schwimmen, wäre dort Wasser (eben das Wasservolumen, das nun von unserem Schiff verdrängt wird) und dieses Wasservolumen würde (genau wie das Schiff) von der Erdanziehung nach unten gezogen werden. Da sich aber im Wasser keine Krater oder Hügel bilden, muß dieses Wasservolumen (wie unser schwimmendes Schiff) neben der Schwerkraft eine zweite Kraft erfahren, die der Gewichtskraft genau entgegengesetzt und vom Betrag hergleich groß ist - der Auftrieb. Der Auftrieb ist also GENAUSO GROß wie die Gewichtskraft des verdrängten Wassers und somit wie die Gewichtskraft des Schiffes.

Das Geheimnis des Schwimmens liegt im Begriff der Dichte, also des Verhältnisses von Masse zu Volumen. Ein Schiff von bspw. 50.000 Tonnen hat ein deutlich größeres Volumen als eine 50.000 Tonnen wiegende Wassermenge - dafür sorgen die Hohlräume des Schiffes. Wenn Du also den 50.000-Tonner ins Wasser läßt, verdrängt er 50.000 Tonnen Wasser (was in etwa 50.000 Kubikmetern entspricht - je nach Temperatur und Salzgehalt). Das bedeutet, das Schiff kann nur soweit eintauchen, wie die verdrängten Wassermassen "Platz machen".
Angenommen, das Schiff würde weiter eintauchen und bspw. 60.000 Kubikmeter Wasser verdrängen (weil eine seeeeeehr starke Hand auf das Schiff drückt), dann würde unser Schiff noch immer 50.000 Tonnen auf die Waage bringen und von einer entsprechenden Gewichtskraft nach unten gezogen werden. Der Auftrieb aber wäre der von 60.000 Kubikmetern (entsprechend 60.000 Tonnen) Wasser, wäre also deutlich stärker. Resultat: Das Schiff steigt wieder auf, bis wieder ein Gleichgewicht herrscht.

Wie gesagt, das Geheimnis ist die Dichte. Wenn Du statt des Schiffes einen 50.000 Tonnen schweren, soliden Stahlblock nimmst, dann hat dieser ein deutlich kleineres Volumen als das Schiff - er hat halt keine Hohlräume. Aber auch bei diesem Stahlblock gilt, daß der Auftrieb so groß ist wie die Gewichtskraft des verdrängten Wassers. Ein Stahlblock von 50.000 Tonnen dürfte etwa 6.500 Kubikmeter Volumen haben (grob überschlagen). D.h., der Stahlblock erfährt eine Gewichtskraft abwärts, die 50.000 Tonnen entspricht, aber nur einen Auftrieb, der den verdrängten 6.500 Kubikmetern Wasser (entsprechend 6.500 Tonnen) entspricht. Da kein Körper mehr als sein Volumen an Wasser verdrängen kann, stellt sich hier nie ein Gleichgewicht ein und der Stahlblock sinkt.

Wenn nun unser Schiff ein Leck hat, dann kannst Du Dir das so vorstellen, daß Du das eingedrungene Wasser zur Masse des Schiffes hinzufügst. Da so das Gewicht des Schiffes wächst, taucht es auch tiefer ins Wasser, bis der Auftrieb durch das verdrängte Wasser diese angewachsene Schiffsmasse ausgleicht. Das geht solange gut, bis entweder das Leck gestopft oder aber das Gewicht des Schiffs plus eingedrungenen Wassers größer wird als das Gewicht des Wassers, das das Schiff maximal verdrängen könnte - also eine Wassermenge, die dem Volumen des Schiffes entspräche. In diesem Fall ist es wie mit dem Stahlblock, die Gewichtskraft wird größer als die Auftriebskraft maximal sein kann und abwärts geht's...

Answer 10

Solange das Schiff leichter ist, als das von ihm verdrängte Wasser.