Why does a steel ship float?

A ship floats because its hull encloses a large volume of air, making the average density of the entire ship less than water. The hull displaces enough water to create a buoyant force equal to the ship's total weight.

What is neutral buoyancy?

Neutral buoyancy occurs when an object's weight exactly equals the buoyant force, so it neither rises nor sinks. Scuba divers adjust air in their buoyancy compensator to achieve this state.

Does buoyancy work in air?

Yes. Hot air balloons and helium balloons float because they displace air that weighs more than they do. However, since air is about 800 times less dense than water, the volumes involved are much larger.

How does salt water affect buoyancy?

Salt water is denser than fresh water (1025 vs 1000 kg/m^3), so objects experience about 2.5% more buoyant force in the ocean. This is why you float more easily in the Dead Sea, where salinity makes the water about 1240 kg/m^3.

What is Archimedes' principle?

Archimedes' principle states that the upward buoyant force on a submerged object equals the weight of the fluid it displaces. Legend has it that Archimedes discovered this while taking a bath and ran through the streets shouting Eureka.

Buoyancy Calculator

Calculate buoyant force (Archimedes' principle)

Buoyancy

Fb = rho x V x g

Fluid Density (kg/m³)

Displaced Volume (m³)

Formula

Fb = rho x V x g

Was ist Auftrieb?

Auftrieb ist die nach oben gerichtete Kraft, die ein Fluid auf einen eingetauchten Körper ausübt. Diese Kraft wirkt der Schwerkraft entgegen und ist dafür verantwortlich, dass Objekte schwimmen oder sinken. Das Archimedische Prinzip besagt, dass die Auftriebskraft gleich dem Gewicht des verdrängten Fluids ist.

Auftrieb ist grundlegend für Schiffbau, U-Boot-Design, Tauchen und Ballonfahrt. Ingenieure berechnen Auftrieb, um Schiffe zu konstruieren, den Einfluss von Lasten auf den Tiefgang zu bestimmen und Schwimmwesten zu dimensionieren.

Anleitung zur Nutzung

Gib das Volumen des eingetauchten Körpers in Kubikmetern (m³) ein.
Gib die Dichte des Fluids ein (z. B. 1000 kg/m³ für Süßwasser, 1025 für Meerwasser).
Klicke auf Berechnen, um die Auftriebskraft in Newton zu erhalten.
Vergleiche mit dem Gewicht des Körpers, um zu bestimmen, ob er schwimmt oder sinkt.

Formel und Erklärung

F_A = ρ_f × V × g

F_A  = Auftriebskraft (N)
ρ_f  = Fluiddichte (kg/m³)
V    = eingetauchtes Volumen (m³)
g    = Fallbeschleunigung (9,81 m/s²)

Ein Körper schwimmt, wenn F_A ≥ seinem Gewicht (mg). Er sinkt, wenn Gewicht > F_A. Neutraler Auftrieb tritt auf, wenn F_A = mg exakt.

Rechenbeispiele

Stahlkugel im Wasser

Eine massive Stahlkugel mit Volumen 0,001 m³ wird in Süßwasser (ρ = 1000 kg/m³) getaucht. F_A = 1000 × 0,001 × 9,81 = 9,81 N. Stahl wiegt für dieses Volumen ~78 N, also sinkt er (Gewicht 78 N > F_A 9,81 N).

Schwimmender Holzblock

Ein Holzblock (ρ_Holz = 600 kg/m³, Volumen = 0,01 m³) schwimmt in Wasser. Sein Gewicht = 600 × 0,01 × 9,81 = 58,86 N. Er verdrängt genau diese Wassermenge: V_eingetaucht = 58,86 / (1000 × 9,81) = 0,006 m³ — also 60 % eingetaucht.

U-Boot-Ballast

Ein U-Boot mit 500 m³ Volumen benötigt neutralen Auftrieb in Meerwasser (ρ = 1025 kg/m³). F_A erforderlich = 1025 × 500 × 9,81 = 5.028.375 N ≈ 512,6 Tonnen. Ballasttanks werden geflutet, um dies dem U-Boot-Gewicht anzugleichen.

Häufig gestellte Fragen

Was ist das Archimedische Prinzip?▾

Das Archimedische Prinzip besagt, dass die Auftriebskraft auf einen Körper gleich dem Gewicht des verdrängten Fluids ist. Der Legende nach entdeckte Archimedes dies beim Beobachten von überlaufendem Wasser als er in eine Badewanne stieg und rief sein berühmtes 'Heureka!'.

Warum schwimmt ein Stahlschiff?▾

Ein Stahlschiff schwimmt, weil sein Rumpf ein großes Luftvolumen einschließt. Die mittlere Dichte des Schiffes (Stahl + Luft) ist geringer als Wasser. Das Schiff verdrängt genug Wasser, um seinem Gesamtgewicht zu entsprechen, bevor es vollständig eintaucht.

Was ist die relative Dichte?▾

Die relative Dichte ist das Verhältnis der Dichte eines Stoffs zur Dichte von Wasser bei 4°C (1000 kg/m³). Objekte mit rD < 1 schwimmen; solche mit rD > 1 sinken. Eis hat rD ≈ 0,917 — es schwimmt mit 91,7 % unter Wasser.

Wie steuern U-Boote ihre Tiefe?▾

U-Boote verwenden Ballasttanks, die mit Meerwasser geflutet oder mit Druckluft geleert werden können. Fluten erhöht das Gewicht bis es den Auftrieb übersteigt (Tauchen); Leerblasen reduziert das Gewicht bis der Auftrieb das Boot hebt (Auftauchen).

Verändert sich der Auftrieb mit der Tiefe?▾

Bei inkompressiblen Körpern bleibt die Auftriebskraft mit der Tiefe konstant — sie hängt nur vom verdrängten Volumen ab. Kompressible Körper (wie gasgefüllte Kammern) verkleinern sich unter Druck, reduzieren F_A und sinken tiefer.