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.
Weiterführende Links:
Abonnieren? Einfach hier klicken –
Terra X statt Schule in der ZDFmediathek –
Terra X bei Facebook –
Terra X bei Instagram –
source
Wann und wo habt ihr das letzte Mal riesige Containerschiffe gesehen? 🛳
Ingenieurinnen und Ingenieure ….dieses Gendern nervt !!!😮
Der Ansatz eurer Aufklärung ist schon sehr treffend, im Schiffbau wird vorerst immer die Auftriebskraft Fa über das Volumen(Rauminhalt) und anhand des Gewichtes die Gewichtskraft Fg bestimmt und nach beiden Werten wird dann festgestellt ob das zukünftige Wasserfahrzeug schwimmen kann oder ehr nicht! In der Tat ist die Dichte des Materials nicht relevant, Stahl hat eine Dichte(Rho) von 7850 kg/m3. Des Weiteren wird die Erdbeschleunigung(g) beim Berechnen des Tiefganges, weggekürzt. Entscheident ist das die Erdbeschleunigung bei Fa & Fg angewandt wird. Liegt Fg > als Fa dann weiß man, das Objekt würde untergehen, liegt Fa > als Fg dann würde das Objekt schwimmen. Liegen Fa = Fg dann schwebt das Objekt, Beispiel: U-Boot!
So, nun geht man im Schiffbau aber noch viel weiter, der von euch erwähnte Zusatz, wie bsp. Motoren, Trinkwasser uvm. wird bei der Planung zusätzlich hinzugezogen. In der Tat spielt die Form eine entscheidene Rolle, doch auch eine Kugel kann schwimmen, doch man muss das Volumen einer Kugel berücksichtigen und sollte die Auftriebskraft der Kugel höher liegen als die Gewichtskraft, dann ist ja klar, sie würde schwimmen, doch interessant wird es bei der Berechnung der Eintauchtiefe, besonders bei U-Booten, dabei ist eine zylindrische Form entscheiden und um die Schwimmfähigkkeit eines Zylinders zu bestimmen, geht man nunerisch an der Sache heran. Eine Formel wäre: r*2 x cos(r – h : r) – (r – h) x √2 x r x h – h*), doch vorerst muss h bestimmt werden dann kann man den Tiefgang eines Zylinders bestimmen und wie seine Schwimmfähigkeit sein könnte/würde. Des Weiteren gibt es dann noch den Völligkeitsgrad und noch vieles weiteres was zur Berechnung von Wasserfahrzeugen nötig ist um die Schwimmfähigkeit zu ermitteln, aber eure Erklärung war schon sehr gut rübergebracht und das Knetenbeispiel hat mich zum schmunzeln gebracht.😊👍🏻
Ich hatte Schiffbau in meiner Lehrzeit als Industrieschlosser gehabt und vielleicht konnte ich einen kleinen Blick verschaffen!?☺️😉
LG
Also laut meiner Recherche muss der Körper nicht unbedingt genau gleich viel Wasser verdrängen wie er wiegt. Er kann auch mehr verdrängen um zu schwimen (also MINDESTENS soviel verdrängen –>m(Körper)>=m(H2O)).
Gramm ist eine Masseeinheit und keine Gewichtseinheit! Im Alltag achten wir da zwar nicht drauf, aber in so einem Video sollte man doch schon genau bleiben. Die Einheit des Gewichtes ist Newton!
Also ich muss sagen: die Kommentare meckern auf einem zu hohem Niveau. Dieses Video ist nicht als Lehrvideo für eine Fluidmechanik Vorlesung, sondern für Leute die sich fragen wieso ein Schiff überhaupt schwimmen kann. Das sieht man auch daran, dass sie nicht zwischen statischen und dynamischen Auftrieb unterscheidet, was aber auch absolut fein ist. Das ist nicht der Anspruch und dafür hat sie das wirklich gut erklärt!
Und wenn mehr verdrängt wird? Also die Auftriebskraft größer ist? Geht das überhaupt?
Goethe war Dichter
Bin zwar raus aus der Schule, aber habe mich noch nie für die Meere und Schiffe interessiert. Interessanter Beitrag, wirklich. 🙂
kleiner "reminder" bah alter könnte kotzen bei so einer vergewaltigten sprache
Jeder der die 8. Klasse abgeschlossen hat, weiß sowas
warum müssen wir dein Bauch sehen ? kann man sich nicht ordentlich anziehen ? passt nicht
Sehr gut erklärt.Danke Dir liebe Karla❤
Grundsätzlich ist das Video gut, aber….
Wenn ihr aufmerksam zugeschaut habt, bei 2:33 sagt sie, es muss so viel Wasser verdrängt werden, wie das Objekt wiegt. Bei 6:00 sieht man aber, dass der neue Körper, der ja immer noch 200 g wiegt, immer noch keine 200 ml Wasser verdrängt. Wieso ist das so? Faktisch ergibt das keinen Sinn, also habt ihr irgend etwas an eurem Setup verändert, was sehr schade ist.
Ausserdem erklärt ihr aus meiner Sicht nur das Prinzip, jedoch fehlt die Erläuterung, woher denn nun diese magische Kraft namens "Auftrieb" kommt. Die Frage "Wieso entsteht eine Auftriebskraft wenn Wasser verdrängt wird?" wird hier somit nicht beantwortet.
Am 26.08.2019 habe ich auf der Nordsee (52.862828,4.147219) um 15:42 Uhr ein sehr großes Schiff gesehen.
Beitrag gut, nur am Ende das deutsch-typische, völlig überflüssige Zwangs-gendern hat alles wieder wegkatapultiert.
Wie traurig, seit 2000 Jahren bekannt und absolute Allgemeinbildung sollte man meinen. Die Bildung scheint auf einem absoluten Nullpunkt angekommen zu sein. Land der Dichter und Denker 😅 war wohl Mal.
Also, wenn sie genauso schwer ist wie eine Ente, dann ist sie aus Holz — und folglich eine Hexe!
Abonniert.
Besten Dank.
👍
ja blöde könne doch auch schwimmen da kann auch stahl schwimmen
Lasst Euch untersuchen! Das ist furchtbar! Ein Seelotse
Auf der Elbe bei Jork.
Sehr interessant und lehrreich
🚢
Mega! Endlich hab ich das genau verstanden. Vielen Dank! 🙂
Aber die ganzen 24k container plus inhalt zählen dann auch zur mittleren dichte? Ich check es immernoch nicht😂😂🤦♂️
Ganz einfach, solange es dicht ist, verdrängt es so viel Wasser, wie es selbst wiegt. Wichtig dabei ist, das die Wasserlinie dann so ist, dass es nicht vollaufen kann, also nicht sein spezifisches Gewicht erhöht.
Doof !
Masse ist nicht gleichzusetzen mit Gewicht. Und warum war denn das Wasser im letzten Versuch so trüb? Hat da etwa jemand mit Salz nachgeholfen, damit der Versuch gelingt? 😉
Kann man als Mensch in (Speise)Öl schwimmen? 🤔
Ingenieurinnen können das auch? Und ich dachte immer, das können nur Männer. Danke für diese nützliche Information!
tshirt ist zu kurz 😉