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Warum schwimmen Schiffe? 

& ein spannendes Mitmach-Experiment zum Thema Dichte und Auftrieb

 

© James Steidl - Fotolia.com

Bestimmt habt Ihr Euch schonmal gefragt, wie so ein großes Kreuzfahrtschiff aus vielen Tonnen Stahl mit 2000 Passagieren und jeder Menge Möbeln darin überhaupt schwimmen kann, obwohl doch z.B. eine kleine Murmel oder ein Geldstück untergeht.

Wie funktioniert`s? Dichte & Auftrieb

Dinge, die leichter sind als Wasser, können schwimmen - sogar unabhängig von ihrer Größe: ein Ball, Holz  oder ein Stück Styropor. Wissenschaftler sprechen in diesem Zusammenhang von "Dichte" und "Auftrieb" - Doch was bedeutet das? 

Würde man den ganzen Stahl eines Schiffs als massive Kugel ins Meer plumpsen lassen, würde dieser auch tatsächlich schnell den Meeresboden erreichen.

Aber: Schiffe sind  innen hohl und verdrängen dadurch viel mehr Wasser als z.B. eine Stahlkugel gleichen Gewichts. Das Gewicht verteilt sich bei einem Schiff also auf einen wesentlich größeren Raum.

Bei der Stahlkugel hingegen ist die sogenannte Dichte somit höher als bei dem mit Luft gefüllten Schiff.

Die Dichte des Schiffs wäre  größer, wenn das Schiff schwerer wäre als die  Menge Wasser (stellt Euch vor, das Schiff wäre aus Wasser), die es verdängt. Dann würde das Schiff sinken.  Bei so viel Luft im Innern ist die Dichte bei Kreuzfahrtschiffen jedoch immer geringer..

 Auf diese Weise geht das Schiff nicht unter, es erhält Auftrieb. Diese Kraft hat vor über 2000 Jahren schon der Forscher Archimedes entdeckt. Der Auftrieb ist immer so stark, wie die Menge Wasser, die ein Körper verdrängt.

Deshalb fühlt man sich im Schwimmbad auch im Wasser viel leichter, fast schwerelos.

Tiefgang und Beladung und unterschiedliche Wasserarten:

Schiffe tauchen immer so tief in Wasser ein, bis sie so viel Wasser verdrängen, dass der Auftrieb zum Schwimmen ausreicht. Außen an Schiffen ist oft eine Messleiste angebracht, mit der man den sogenannten Tiefgang ablesen kann. Ist ein Schiff voll beladen taucht es tiefer ins Wasser ein, als wenn es leer ist.

Vielen Dank an das Team von www.madle-fotowelt.de für z.B. dieses gelungene Bild des Containerschiffs Jules Verne

Wenn z.B. ein Container-Schiff  aber zuviel Ladung erhält, dann könnte es auch sinken.

Beim Beladen der Schiffe muss also aufgepasst werden und man muss sogar die Sorte Wasser berücksichtigen, in dem das Schiff schwimmt:

Es gibt unterschiedliche Arten von Wasser. Das salzige Meerwasser ist z.B. schwerer als das Süßwasser in Flüssen und Seen. Im leichteren Süßwasser würde das gleiche Schiff also tiefer einsinken, als im salzigen Meerwasser.

Und selbst salziges Meerwasser ist nicht überall gleich schwer. Ein Kapitän muss sich also mit Physik auskennen, damit er weiß, wie schwer er sein Schiff beladen darf.

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Soviel also zur Theorie - so richtig vorstellen kann man sich das vielelicht aber am besten, wenn man es ausprobiert:

Dazu gibt es nämlich ein tolles Experiment, welches Ihr zuhause ganz leicht nachmachen könnt - wie es funktioniert und was Ihr dafür benötigt, hat nämlich exclusiv für Euch "Nela forscht"(siehe unten) einmal zusammengestellt und beschrieben:

 

Nela forscht: Mitmach-Experiment - Warum gehen Schiffe im Wasser nicht unter?

 

Warum schwimmen Schiffe? Ein Schiffsexperiment für Kids on Cruise - von www.nela-forscht.de  Bild: www.nela-forscht.de

 

Was benötigt ihr?

  • 2 Stangen einfache Schulknete

  • 1 großes, mit Wasser gefülltes Gefäß

  • Zahnstocher

  • kleines Stück Papier und Schere

 

Wie geht ihr vor?

Aus der einen Stange Knete formt ihr eine Kugel. Aus der anderen Stange den Rumpf eines Bootes. Damit das Boot wie ein Boot aussieht, könnt ihr noch ein Segel reinstecken. Dafür schneidet ihr aus dem Papier ein kleines Dreieck. Durch eine Seite steckt ihr den Zahnstocher, dessen Ende ihr unten vorsichtig ins Boot drückt. Vorsichtig, ihr dürft dabei in das Boot kein Loch drücken. Jetzt lasst ihr das Boot und die Knetkugel ins Wasser.

 

Was beobachtet ihr?

Die Knetkugel geht unter, das Boot schwimmt. Wenn ihr ein bisschen Wind erzeugt und vorsichtig gegen das Segel blast, dann bewegt sich das Boot eifrig im Wasser.

 

Warum schwimmt das Boot, die Kugel aber nicht? Was ist Auftrieb?

Die Kugel und das Boot sind ähnlich schwer, trotzdem schwimmt nur das Boot auf dem Wasser.

Alles, was ins Wasser fällt, bekommt Auftrieb. Auftrieb ist eine Kraft nach oben gerichtete Kraft.Das müsst ihr euch so vorstellen:

Wasser besteht aus vielen kleinen Wasserteilchen. Wenn etwas ins Wasser fällt, dann müssen die Wasserteilchen Platz machen.

Das machen sie nur ungern, wehren sich und versuchen den Köper/Gegenstand nach oben zu drücken. Der Stärkere gewinnt. Ist der Auftrieb stärker als die Erdanziehungskraft, schwimmt etwas im Wasser, andernfalls sinkt es zu Boden.

Bei der Knetkugel ist der Auftrieb zu klein, deswegen sinkt sie auf den Grund.

Das Knetboot erfährt dagegen einen größeren Auftrieb als die Erdanziehungskraft. Das Knetboot ist innen hohl. Das bedeutet, dass Luft dazu gekommen ist. Luft ist sehr leicht und schwimmt auf Wasser. Vielleicht habt ihr schon mal in die Badewanne gepupst?! Die Pupsluft entweicht in Form von Blubberblasen immer nach oben!

Die dazu gekommene Luft hilft dem Boot nicht unterzugehen.

Mit Schwimmflügeln ist es genau das Gleiche: Wenn ihr aufgeblasene Schwimmflügel tragt, dann könnt ihr Euren Kopf gut über der Wasseroberfläche halten. Die zusätzliche Luft gibt Euch Auftrieb nach oben. Der hohle Bootskörper ist sozusagen ein Schwimmflügel für die Knete.

Wenn ihr das Knetboot übrigens mit Wasser füllt und so die Luft verdrängt, dann werdet ihr sehen, wie das Boot langsam untergeht.

Das Schiffsexperiment wurde exclusiv für Kids on Cruise freundlicherweise zur Verfügung zur gestellt von :

 

Lust auf  noch mehr spannende Experimente ? 

 

Nela forscht ist eine Bilderbuchreihe für Kinder, die fesselnde Alltagsgeschichten erzählt und dabei naturwissenschaftliche Themen aufgreift. So wird z. B. in „Wie kommt das Wasser in die Wolke?“ in die sich in der Familie abspielenden Rahmenhandlung zwanglos das Prinzip des Wasserkreislaufs erklärt und werden ein paar Experimente eingebaut, die sich zu Hause leicht nachmachen lassen. Die Bücher sind freundlich, einfach und farbenfroh illustriert – also maßgeschneidert für die Zielgruppe von Kindern ab 4 Jahren. Die ersten beiden Bände

„Papa, warum trinkst du heute eine Tasse Luft?“ und „Wie kommt das Wasser in die Wolke?“ sind Ende letzten Jahres erschienen. Seit Anfang September ist der dritte Band mit dem Titel „Warum fallen Kängurus nicht von der Erde?“ erhältlich.

Die tollen Bücher kann man übrigens für 12,90€ im Internet unter http://www.nela-forscht.de/bestellen/ bestellen.

 

      

Nela forscht: Wie kommt das Wasser in die Wolke?

 

Papa, warum trinkst du heute eine Tasse Luft?

 

Warum fallen Kängurus nicht von der Erde

 

 

 

Wir sagen DANKE an "Nela forscht" und wünschen Euch

 Viel Spaß beim experimentieren mit "Nela forscht"!

 

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