Lastschiff aus Knete

Wie transportiert man schwere Lasten auf Wasser?

Kugeln aus Knete

Kugeln aus Knete sinken im Wasser. Bild: Redaktion SimplyScience.ch

Das brauchst du:

  • Knetmasse (am besten in 3 verschiedenen Farben – von zwei Farben etwa gleich viel, von der dritten die Hälfte davon)
  • ein grosses Gefäss mit Wasser
  • ev. Haushaltpapier zum Abtrocknen der Knete

So wird's gemacht:

Rolle 3 Kugeln aus Knete. In unserem Beispiel wurden die rote und die braune Kugel aus derselben Menge Knete geformt; mit der dritten Farbe (oder dem Rest der Knete) machst du eine halb so grosse Kugel.

Setze die Kugeln ins Wasser. Was geschieht?

Spiele mit den verschiedenen Formen, die du aus der Knetmasse herstellen kannst:

  1. Nimm eine der grösseren Kugeln und versuche eine Form zu kneten, die auf dem Wasser schwimmt. Schwimmt sie stabil?
  2. Versuche die kleine Kugel darauf zu transportieren. Was geschieht, wenn du dem schwimmenden Knetestück Gewicht auflädst?
  3. Versuche die andere, grössere Kugel auf dem Knete-"Schiff" zu transportieren.

Auf Flüssen nutzt man breite, flache Frachtkähne für den Transport von Waren. Die Ladung darauf muss sehr gleichmässig verteilt sein, um das Schiff nicht zum Kentern zu bringen.

Scharf beobachtet:

"Frachtkahn" aus Knete

"Frachtkahn" aus Knete ... Bild: Redaktion SimplyScience.ch

Wenn du aus der Knete eine kompakte Kugel formst, egal ob gross oder klein, sinkt sie auf den Grund des Wasserbehälters. Auch eine Wurst oder ein Würfel sinken.

Die Knete schwimmt, wenn du ihr eine eingedellte Form gibst (wie ein Suppenteller). Runde Formen sind allerdings etwas instabil auf dem Wasser.

Schwimmendes Knete-Schiff

... das schwimmt. Bild: Redaktion SimplyScience.ch

Ein Floss aus Knete schwimmt ebenfalls, doch wenn du eine Knetekugel darauflegst, wird es instabil und sinkt. Am besten funktioniert die Form eines Bootes oder Lastkahns; die Wände müssen hoch genug sein, dass kein Wasser eindringt, wenn du etwas darauflegst.

Hier findest du zwei Beispiele dafür, wie dein Schiff auch mit Ladung stabil schwimmt:

Du kannst aus Knete verschiedene Formen herstellen, die schwimmen, zum Beispiel eine grosse dünne Platte mit einem Rand. Damit dieses "Schiff" eine Ladung transportieren kann, ohne dass Wasser eindringt, muss der Rand hoch genug sein und die Ladung gleichmässig verteilt.

Deshalb wird die Ladung am besten als längliches Stück (wie eine Kiste oder ein Container) in die Mitte des Schiffs gesetzt.

 

 

 

 

Die grosse Knetekugel kannst du in zwei Stücke teilen und sie nebeneinander auf das Schiff setzen, damit ihr Gewicht ausgeglichen verteilt ist.

 

 

Konzept der Dichte

Wasser hat eine Dichte von 1 g/cm3. Tannenholz ist weniger dicht als Wasser, es hat eine Dichte von 0.5 g/cm3. Eisen ist mit 7.8 g/cm3 noch dichter. Bild: Redaktion SimplyScience.ch

Was schwimmt, was sinkt?

Stell dir zwei Würfel derselben Grösse vor, einen aus Holz, den anderen aus Eisen: Der eine schwimmt, während der andere sinkt. Doch eine kleine Eisenkugel sinkt ebenso, während ein dicker Baumstamm auf dem Fluss schwimmt. Es liegt also nicht allein am Gewicht oder an der Grösse eines Gegenstandes, ob er sinkt oder schwimmt.

Volumen, Gewicht und Dichte

In diesem Fall ist für die Schwimmfähigkeit entscheidend, wie schwer der Würfel (aus Holz oder Eisen) verglichen mit dem Gewicht eines gleich grossen Würfels Wasser ist. Ein Würfel Wasser mit einem Volumen von 1 cm3 wiegt 1 g, ein ebenso grosser Würfel Tannenholz 0.5 g und ein Würfel Eisen 7 g. Tannenholz hat eine kleinere Dichte als Wasser und schwimmt; Eisen hat eine grössere Dichte und sinkt.

Konzept Auftrieb

Wenn du die Knetekugel zu einem Floss formst, ändert sich ihr Gewicht nicht, sie verdrängt aber mehr Wasser. Dadurch wird die Auftriebskraft so gross wie die Gewichtskraft, und das Floss schwimmt. Bild: Redaktion SimplyScience.ch

Form und Auftrieb

Knete hat ebenfalls eine höhere Dichte als Wasser und sinkt, wenn du sie zu einem kompakten Würfel oder einer Kugel formst. Beim Experimentieren hast du aber gemerkt, dass du auch den sogenannten Auftrieb des Wassers ausnützen kannst: Das Wasser "drückt" von unten gegen einen eintauchenden Gegenstand. Dieser Auftrieb ist umso grösser, je mehr Wasser der Gegenstand beim Eintauchen also verdrängt. Auf hohle Formen wirkt also mehr Auftrieb als auf kompakte Formen.

Das heisst, dass neben der Dichte auch die Form eine Rolle für die Schwimmfähigkeit spielt. Wenn du die Knetekugel zu einer dünnen Platte ausrollst und daraus eine Schale formst, drückt das Wasser mit einer stärkeren Auftriebskraft gegen sie. Der Rand deines Knete-Schiffchens muss einfach hoch genug sein, dass er nicht unter die Wasseroberfläche taucht – und schon kann deine Knete schwimmen.

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