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Das Material-Labor

Scheinbar paradox: Schwimmen und Sinken

Kaum zu fassen: Mächtige, Tausende Tonnen schwere Tanker und riesige Ozeandampfer können trotz ihres gewaltigen Gewichts schwimmen. Eine wenig Gramm leichte Kugel aus Knete sinkt dagegen. Wie ist dieses Phänomen zu erklären? Des Rätsels Lösung? Hier!

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Der Stahlwürfel sinkt, weil er eine höhere Dichte als das Salzwasser besitzt. Er verdrängt dabei mit seinem gesamten Volumen Wasser. Die Gewichtskraft dieser Menge Wasser ist genauso groß, wie sein Auftrieb – also so groß, wie der Betrag, um den der Würfel leichter wird.

Willkommen im Material-Labor!

Detailansicht des Material-Labors: Holzwürfel in Süßwasser

Der Holzwürfel schwimmt auf Süßwasser, weil er eine geringere Dichte als dieses hat. Er verdrängt mit dem Teil Wasser, der sich unter der Oberfläche befindet.

Im interaktiven Materiallabor kann man dem Phänomen „Schwimmen und Sinken“ auf den Grund gehen! Zum Experimentieren stehen kompakte Würfel aus verschiedenen Materialien zur Verfügung. Das Wasser, das der Körper verdrängt, wird in einem Becherglas aufgefangen und dessen Gewichtskraft gemessen. Über den "Fazit-Button" kann man eine Auswertung des Versuches aufrufen.

Das Experiment zeigt, welcher Zusammenhang zwischen den Kräften besteht und warum ein Körper schwimmt oder sinkt. Alle Kräfte sind in Newton (N) angegeben. Ein Körper oder eine Flüssigkeit mit einer Masse von einem Kilogramm übt unter normalen Bedingungen eine Gewichtskraft von 9,81 Newton aus.

Folgende Materialien stehen in dem Experiment zur Verfügung:

Detailansicht des Material-Labors: Stahlwürfel

Der Stahlwürfel ist der schwerste Körper im Versuch. Bei einer Kantenlänge von 10 Zentimeter und einem Volumen von einem Liter verfügt er über eine Gewichtskraft von 76.5 Newton und hat eine Masse von 7.8 kg.


Detailansicht des Material-Labors: Aluminiumwürfel

Aluminium ist eines der leichtesten Metalle. Der Aluminiumwürfel verfügt über eine Kantenlänge von 10 Zentimeter und einem Volumen von 1000 Kubikmeter. Er hat eine Gewichtskraft von 25.5 Newton und eine Masse von 2.7 kg.


Detailansicht des Material-Labors: Kunststoffwürfel

Der Kunststoffwürfel besteht aus Polystyrol. Polystyrol wird unter anderem zur Herstellung von Joghurtbechern verwendet. Der Würfel hat ein Volumen von einem Liter und weist eine Gewichtskraft von 10.3 Newton sowie eine Masse von 1.1 kg auf.


Detailansicht des Material-Labors: Holzwürfel

Holz ist das leichteste Material im Versuch. Der Würfel aus diesem Material hat bei einem Volumen von 1000 Kubikmeter eine Gewichtskraft von 5.9 Newton und eine Masse von 0.6 kg.


In der Simulation kann zwischen Süß- und Salzwasser im Becken umgeschaltet werden. Ein Liter Süßwasser erzeugt eine Gewichtskraft von 9.81 Newton. Salzwasser ist durch das gelöste Salz schwerer, ein Liter gesättigte Salzwasserlösung erzeugt eine Gewichtskraft von 11.6 Newton. Tipp: Der Kunststoffwürfel verhält sich im Salzwasser völlig anders als in Süßwasser.

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