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Physik

Schwimmen, schweben, sinken

Ob ein Körper schwimmt, schwebt oder sinkt, hängt von seiner Dichte im Vergleich zur Flüssigkeit ab.

  • ca. 11 Minuten
  • Klasse 8
  • Niveau: Plus

Das lernst du heute

  • Ich kann Schwimmen, Schweben und Sinken unterscheiden.
  • Ich kann das Verhalten mit der Dichte vorhersagen.
  • Ich kann erklären, warum Schiffe schwimmen.

Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst diese Lektion: Auftrieb und das Prinzip des Archimedes

Auf einen Körper in einer Flüssigkeit wirken zwei Kräfte: die Gewichtskraft nach unten und der Auftrieb nach oben. Ist der Auftrieb kleiner als die Gewichtskraft, sinkt der Körper. Sind beide gleich, schwebt er. Ist der Auftrieb größer, steigt der Körper auf und schwimmt an der Oberfläche. Dann taucht er nur so weit ein, bis beide Kräfte gleich sind. Einfacher geht es mit der Dichte. Ist die Dichte des Körpers kleiner als die der Flüssigkeit, schwimmt er. Sind sie gleich, schwebt er. Ist sie größer, sinkt er. Holz (etwa 0,6 g/cm³) schwimmt auf Wasser (1,0 g/cm³), Eisen (7,9 g/cm³) sinkt. Ein Schiff aus Stahl schwimmt trotzdem, weil es hohl ist. Seine mittlere Dichte ist kleiner als die von Wasser. Die mittlere Dichte ist die Gesamtmasse geteilt durch das Gesamtvolumen, mit der Luft im Rumpf. Ein U-Boot füllt zum Tauchen Tanks mit Wasser. Zum Auftauchen drückt es das Wasser mit Luft wieder heraus.

Dichtevergleich.
VergleichVerhalten
ρ Körper kleiner als ρ Flüssigkeitschwimmt
ρ Körper gleich ρ Flüssigkeitschwebt
ρ Körper größer als ρ Flüssigkeitsinkt

Vorhersage mit der Dichte

  1. Körper: Holzstück, ρ = 0,6 g/cm³. Flüssigkeit: Wasser, 1,0 g/cm³.
  2. Vergleich: 0,6 ist kleiner als 1,0.
  3. Das Holz schwimmt.
  4. Eingetauchter Anteil: 0,6 : 1,0 = 0,6 = 60 %.

Ich verstehe das noch nicht

Such dir aus, was dir hilft.

Noch einfacher erklärt

Leichter als gleich viel Wasser: schwimmt.

Gleich schwer wie gleich viel Wasser: schwebt.

Schwerer als gleich viel Wasser: sinkt.

Ein Beispiel

Beispiel

Ein Fisch hält sich mit der Schwimmblase im Wasser in einer bestimmten Tiefe. Er verändert die Gasmenge und damit seine mittlere Dichte.

Schritt für Schritt

Du sagst voraus, ob ein Körper schwimmt.

  1. Schreibe beide Dichten auf.
  2. Vergleiche sie.
  3. Ziehe den Schluss.
  4. Wenn der Körper schwimmt: eingetauchter Anteil = ρ_Körper : ρ_Flüssigkeit.

Mit einem Bild erklärt

KörperDichteIn Wasser
Kork0,25 g/cm³schwimmt
Körper mit gleicher Dichte wie Wasser1,0 g/cm³schwebt
Eisen7,9 g/cm³sinkt

Zur Grundlage zurück

Ausprobieren

Jetzt zusammen

Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.

Ein Holzstück hat 0,6 g/cm³. Was geschieht im Wasser?
Zeig mir den ersten Schritt

Vergleiche 0,6 mit 1,0.

Lösung ansehen

Lösung: Es schwimmt.

Üben

Jetzt du

Jetzt probierst du es allein.

Ein Körper hat 0,8 g/cm³ und schwimmt auf Wasser. Wie viel Prozent seines Volumens tauchen ein?

Zeig mir den ersten Schritt

Teile 0,8 durch 1,0.

Lösung ansehen

Lösung: 80

0,8 : 1,0 = 0,8 = 80 %.

Tipp: Bei schwimmenden Körpern ist der eingetauchte Anteil gleich ρ_Körper : ρ_Flüssigkeit.

Merksatz: Dichte des Körpers kleiner als die der Flüssigkeit: schwimmen. Gleich: schweben. Größer: sinken.

Typischer Fehler: Viele glauben, schwere Dinge sinken immer. Ein schweres Schiff schwimmt, weil seine mittlere Dichte klein ist.

Prüfen

Mini-Quiz

4 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.

Frage 1 Ein Körper hat dieselbe Dichte wie die Flüssigkeit. Was geschieht?
Lösung ansehen

Lösung: Er schwebt.

Frage 2 Ein Stahlschiff schwimmt, weil seine mittlere Dichte kleiner als die des Wassers ist.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt

Frage 3 Ein Körper sinkt. Was gilt für Auftrieb und Gewichtskraft?
Lösung ansehen

Lösung: Der Auftrieb ist kleiner als die Gewichtskraft.

Frage 4 Ein Körper hat ρ = 0,5 g/cm³ und schwimmt auf Wasser. Wie viel Prozent tauchen ein?

Zeig mir den ersten Schritt

Rechne 0,5 : 1,0.

Lösung ansehen

Lösung: 50

Der Anteil ist 0,5, also 50 %.

Geschafft

Schwimmen, Schweben und Sinken ergeben sich aus dem Vergleich von Auftrieb und Gewichtskraft oder von Dichten.

Zum Schluss

Kannst du das schon?

Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.

Zum Ausdrucken

Übungsheft Druck, Dichte und Auftrieb

Kurz erklärt, 42 Aufgaben in drei Stufen und alle Lösungen. Kostenlos.

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