Welche Gegenstände können nicht im Wasser schwimmen?

Warum manche Dinge untergehen: Eine Frage der Dichte und mehr

Wir alle haben es schon einmal erlebt: Ein Gegenstand fällt ins Wasser und entweder schwimmt er behäbig oben, oder er sinkt unaufhaltsam zu Boden. Doch warum ist das so? Warum tanzen Entenküken auf der Wasseroberfläche, während ein Stein wie ein Pfeil nach unten saust? Die Antwort liegt, vereinfacht gesagt, in der Dichte.

Dichte: Der Schlüssel zum Schwimmen und Sinken

Die Dichte ist ein Maß dafür, wie viel Masse in einem bestimmten Volumen enthalten ist. Wasser hat eine Dichte von ungefähr 1 Gramm pro Kubikzentimeter (g/cm³). Ein Gegenstand schwimmt, wenn seine Dichte geringer ist als die des Wassers. Ist seine Dichte höher, sinkt er.

Das bedeutet konkret: Objekte, die schwerer sind als die gleiche Menge Wasser, gehen unter. Dazu gehören die meisten Metalle. Ein Stück Eisen, Blei oder Kupfer hat eine deutlich höhere Dichte als Wasser und wird deshalb sofort absinken. Auch Steine, die aus verschiedenen Mineralien bestehen, weisen in der Regel eine höhere Dichte auf und verschwinden im Wasser.

Auch viele Kunststoffe, obwohl sie oft leichter wirken, haben eine höhere Dichte als Wasser. Dies erklärt, warum beispielsweise ein Plastikbecher aus hartem Kunststoff sinken kann, während eine dünne Plastiktüte auf der Oberfläche treibt (oft durch eingeschlossene Luft unterstützt). Die Art des Kunststoffs spielt hierbei eine entscheidende Rolle.

Poröse Materialien: Eine trügerische Angelegenheit

Es gibt jedoch auch Materialien, die im trockenen Zustand schwimmen könnten, aber im Wasser versinken. Das liegt daran, dass sie porös sind, das heißt, sie besitzen viele kleine Hohlräume. Trockenes Holz ist ein gutes Beispiel dafür. Es enthält viele Luftbläschen, die seine durchschnittliche Dichte reduzieren und es somit schwimmen lassen. Sobald das Holz jedoch Wasser aufnimmt und die Hohlräume füllt, erhöht sich seine Dichte. Ab einem bestimmten Punkt wird die Dichte des Holzes höher als die des Wassers und es sinkt.

Dasselbe Prinzip gilt für bestimmten Beton. Er ist von Natur aus porös und kann sich mit Wasser vollsaugen. Dieser Prozess führt dazu, dass das Gewicht des Betons zunimmt und er letztendlich untergeht. Die Wasserdurchlässigkeit von Beton wird in der Bauindustrie daher stark reguliert, um die Stabilität von Bauwerken im Wasser zu gewährleisten.

Die Form: Ein subtiler Einfluss

Die Form eines Gegenstandes spielt zwar eine untergeordnete Rolle im Vergleich zur Dichte, kann aber dennoch einen Einfluss darauf haben, wie lange er an der Oberfläche bleibt. Ein flacher Gegenstand bietet eine größere Angriffsfläche für den Auftrieb. Der Auftrieb ist eine Kraft, die der Schwerkraft entgegenwirkt und von der verdrängten Wassermenge abhängt. Ein flacher Stein beispielsweise, der ins Wasser geworfen wird, kann kurzzeitig auf der Oberfläche tanzen, bevor er aufgrund seiner hohen Dichte schließlich sinkt. Ein kompakter Stein derselben Masse sinkt hingegen sofort.

Fazit: Dichte ist König, aber nicht die einzige Regel

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Dichte der entscheidende Faktor dafür ist, ob ein Gegenstand im Wasser schwimmt oder sinkt. Materialien mit einer höheren Dichte als Wasser, wie die meisten Metalle und Steine, gehen unter. Poröse Materialien können durch Wasseraufnahme ebenfalls ihre Dichte erhöhen und sinken. Die Form spielt eine sekundäre Rolle, da sie den Auftrieb beeinflussen kann. Das Verständnis dieser Prinzipien hilft uns, die Gesetze der Physik zu erkennen, die unsere alltägliche Welt bestimmen.