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Die Erklärung weshalb ein Schiff schwimmt, entdeckte vor über 2000 Jahren der griechische Physiker und Mathematiker Archimedes in der Badewanne. Er stellte fest, dass sich der Wasserpegel erhöht hatte, nachdem er ins Wasser gestiegen war. Er formulierte aus dieser Erkenntnis das Archimedes-Prinzip. Es lautet: Der Auftrieb ist so gross, wie das Gewicht der verdrängten Flüssigkeit.
Je tiefer also ein schwimmender Körper ins Wasser eintaucht und je grösser sein Volumen ist, umso mehr Wasser verdrängt er. Bei der Verdrängung des Wassers entsteht Auftrieb, eine der Schwerkraft entgegengesetzte Kraft.
Der Auftrieb der Schiffe
Dieses Prinzip macht sich die Schifffahrt zu nutze. Der Rumpf eines Schiffes bietet dem Wasser Angriffsfläche und sorgt dafür, dass viel Wasser verdrängt wird. Dadurch entsteht Auftrieb. Entscheidend ist zudem die Höhe der Seitenwände und damit verbunden der Tiefgang des Schiffes. Denn je tiefer das Schiff eintaucht, desto stärker drückt das Wasser von unten dagegen.
Die stärker werdende Kraft des Wassers kann man sehr gut spüren, wenn man einen Eimer mit dem Boden voran aufs Wasser stellt und nach unten drückt. Je tiefer der Eimer eintaucht, umso stärker wird der Gegendruck.
Salzwasser versus Süsswasser
Auswirkungen auf den Tiefgang eines Schiffes hat ausserdem die Dichte des Wassers. Süsswasser verfügt über eine geringere Dichte als Salzwasser, ist also leichter. Somit muss – laut archimedischem Prinzip – ein Schiff im Süsswasser mehr Flüssigkeit verdrängen, um den nötigen Auftrieb zu bekommen, also tiefer eintauchen. Das zeigt sich bei Schiffen, die zwischen der Nordsee und der Elbe verkehren. Sobald die Schiffe vom salzigen Nordseewasser ins süsse Elbewasser fahren, sinken sie tiefer ins Wasser ein.