Dichte

Nach vielen Wochen auf See erreicht dieses Schiff den Hafen. Der Kapitän befiehlt, den Anker zu werfen. Hmmm... Offenbar stimmt da irgendwas mit dem Anker nicht. Sieht aus, als wäre er aus Holz.

Holz schwimmt und ist deshalb kein geeignetes Material für einen Anker. Nimm statt des Holzankers einen aus Stahl, denn der sinkt auf den Meeresgrund und hält das Schiff an Ort und Stelle. Warum schwimmt ein Holzanker aber einer aus Stahl sinkt? Betrachten wir die Sache mal im kleineren Maßstab. Der Holzwürfel schwimmt im Wasser.

Während der aus Stahl sinkt. Auch wenn sie gleich groß sind, hat der Stahlwürfel mehr Masse und ist schwerer. Nun vergleich dies mit Wasser der gleichen Größe. Größe oder Volumen des Holzes haben weniger Masse als das Wasservolumen. Deshalb schwimmt es im Wasser.

Der Stahlwürfel hat mehr Masse als das Wasser mit gleichem Volumen. Darum sinkt er. Die Masse eines Materials im Verhältnis zu seinem Volumen – das ist seine Dichte. Die Stahl- und Holzanker haben das gleiche Volumen, aber der aus Stahl hat mehr Masse. Er hat also eine höhere Dichte.

Zur Bestimmung von Dichte musst du herausfinden, wie viel Masse das Material auf Basis seines Volumens hat. Wie viele Kilogramm gibt es pro Kubikmeter des Materials? Das heißt: Masse des Materials geteilt durch sein Volumen. Wir schreiben Dichte mit dem griechischen Buchstaben rho, der wie ein p aussieht. Wir messen Dichte in Kilogramm pro Kubikmeter.

Das ist die SI-Einheit für Dichte. Sie besteht aus den SI-Einheiten für Masse und Volumen. Dichte zeigt, wie viele Kilogramm in einem Kubikmeter eines Materials sind. Alles, was du zum Berechnen der Dichte des Materials brauchst, sind sein Volumen und seine Masse. Jedes Material mit einer höheren Dichte als Wasser sinkt.

Und alles mit einer geringeren Dichte als Wasser schwimmt. Eine simple Gleichung reicht, um zu prüfen, ob ein Material in Wasser schwimmt. Teilen die Dichte des Materials durch die Dichte von Wasser. Die Dichte von Wasser ist tausend Kilogramm pro Kubikmeter. Die Dichte des Holzes ist neunhundert Kilogramm pro Kubikmeter.

Jetzt kennst du die Dichte von Holz im Verhältnis zur Dichte von Wasser – oder: die relative Dichte des Holzes. Materialien mit einer relativen Dichte kleiner als eins schwimmen. Materialien mit einer relativen Dichte größer als eins sinken. Da die relative Dichte von Holz kleiner ist als eins, schwimmt es in Wasser. Vergleiche dies nun mit der relativen Dichte von Stahl.

Stahl hat eine Dichte von siebentausendneunhundert Kilogramm pro Kubikmeter. Die relative Dichte von Stahl ist siebentausendneunhundert geteilt durch tausend, was sieben Komma neun ergibt. Die relative Dichte von Stahl ist größer als eins, Stahl sinkt im Wasser. das heißt Relative Dichte ist ein Verhältnis und kommt daher ohne Einheit aus. Du kannst die relative Dichte von jedem Material messen.

Alles, was du wissen musst, ist seine Dichte. Das Wissen um relative Dichte ermöglicht es Ingenieuren, für Bauten die besten Materialien zu wählen. Die Person, die den Anker hergestellt hat, wusste nichts von relativer Dichte, sonst hätte sie ihn nie aus Holz gemacht. Und das Schiff hätte richtig verankert werden können.