Welche Bedingung muss erfüllt sein, damit ein Körper schwimmt?

Archimedes’ Prinzip erklärt Auftrieb: Warum Körper schwimmen

In der Physik beschreibt das Archimedes’ Prinzip die Auftriebskraft, die auf einen in eine Flüssigkeit oder ein Gas eingetauchten Körper wirkt. Diese Kraft ist für das Phänomen des Schwimmens verantwortlich.

Bedingung für das Schwimmen

Ein Körper schwimmt, wenn folgende Bedingung erfüllt ist:

Durchschnittliches spezifisches Gewicht des Körpers < Spezifisches Gewicht des umgebenden Mediums

Das spezifische Gewicht ist definiert als das Verhältnis der Dichte eines Materials zu der Dichte von Wasser. Ein spezifisches Gewicht von weniger als 1 bedeutet, dass das Material weniger dicht als Wasser ist.

Auftriebskraft und Gewichtskraft

Wenn ein Körper in eine Flüssigkeit oder ein Gas eingetaucht wird, wird er von einer nach oben gerichteten Auftriebskraft beaufschlagt. Diese Kraft ist gleich dem Gewicht der Flüssigkeit oder des Gases, das durch den Körper verdrängt wird.

Gleichzeitig wirkt auf den Körper die nach unten gerichtete Gewichtskraft. Die Gewichtskraft ist gleich der Masse des Körpers multipliziert mit der Erdbeschleunigung.

Schwimmen vs. Untergehen

Wenn die Auftriebskraft größer ist als die Gewichtskraft, steigt der Körper nach oben und schwimmt. Wenn die Gewichtskraft größer ist als die Auftriebskraft, sinkt der Körper nach unten.

Dichte als entscheidender Faktor

Die Dichte eines Körpers bestimmt sein spezifisches Gewicht und damit seine Schwimmfähigkeit. Körper mit einer geringeren Dichte als das umgebende Medium haben ein spezifisches Gewicht von weniger als 1 und schwimmen. Körper mit einer höheren Dichte haben ein spezifisches Gewicht von mehr als 1 und sinken unter.

Beispiele

• Ein Boot schwimmt, weil die Luftkammern im Inneren des Bootes die durchschnittliche Dichte des Bootes senken und es weniger dicht als das Wasser machen.
• Ein Ballon mit Helium schwimmt in der Luft, weil Helium eine geringere Dichte hat als Luft.
• Ein Stein sinkt im Wasser, weil er eine höhere Dichte hat als Wasser.