Das größte Containerschiff der Welt ist aktuell (Stand April 2022) die Ever Ace. Sie kann mehr als 200 000 Tonnen transportieren, sie ist also extrem schwer. Aber wie können solche schweren Schiffe überhaupt schwimmen? Gibt es ein Gewichtslimit?
Damit ein Schiff schwimmt, muss die Auftriebskraft genauso groß sein, wie die Gewichtskraft, die auf das Schiff wirkt. Ein Körper, der schwimmt, sinkt so weit ins Wasser ein, bis er genau so viel Wasser verdrängt, wie er wiegt. Denn erst dann verdrängt er genug Wasser, sodass die Auftriebskraft und die Gewichtskraft gleich groß sind.
Die Menge des verdrängten Wassers hängt aber nicht vom Gewicht, sondern von der Dichte eines Körpers ab. Ist die Dichte kleiner als die des Wassers, schwimmt der Körper.
Ein Schiff aus Stahl müsste also eigentlich untergehen, zumindest, wenn es ein massiver Stahlklotz wäre. Denn: Die Dichte von Stahl ist viel höher als die von Wasser.
Damit es trotzdem schwimmt, muss das Volumen des Schiffes so angepasst werden, dass die Dichte möglichst klein wird. Dafür wird das Volumen vergrößert, die Form angepasst und es entsteht ein Schiffsrumpf. Somit verdrängt das Schiff dann genau so viel Wasser, wie es wiegt.
Jetzt besteht ein Schiff natürlich nicht nur aus Stahl, sondern auch aus vielen anderen Materialien.
Deshalb kommt es da auf die sogenannte mittlere Dichte an. Also alle Materialien auf dem Schiff zusammengenommen.
Die mittlere Dichte des Schiffes muss letztendlich kleiner sein, als die des Wassers!
Das bedeutet also: Das Gewicht von Schiffen ist nicht unbedingt entscheidend. Das Volumen des Schiffes spielt eine Rolle und wird über die Form des Rumpfes angepasst.
Rein physikalisch gesehen könnte man Schiffe also extrem schwer bauen. Dann müssten die Schiffe aber auch immer größer werden.
Aber: Je schwerer und größer, desto schwieriger wird es für sie selbst durch breite Flüsse zu fahren und an Häfen anzulegen. Allein das setzt den Ozeanriesen gewisse Grenzen.
0:00 Auftriebskraft und Gewichtskraft
1:16 Warum schwimmen manche Körper und andere nicht?
3:54 Warum schwimmt ein Schiff aus Stahl?
Quellen:
Aufnahmen der Ever Ace: Hafen Hamburg / Dietmar Hasenpusch Photo-Productions
Dieses Video ist eine Produktion des ZDF in Zusammenarbeit mit Bilderfest.
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