Zeige deinem Kind, wie sich zu viel Gewicht und eine ungünstige Ladungsverteilung unterscheiden.
Ziehe die Ladekiste oder nutze die Regler.
Wasser drückt das Boot nach oben. Wenn das Boot sich neigt, verändert sich die Form unter Wasser. Der Druck kann das Boot wieder aufrichten. Ladung weit oben oder weit an einer Seite kann es stärker kippen lassen.
Begleite dein Kind während des gesamten Versuchs. Lest die Aufgabe gemeinsam, vergleicht eure Vermutungen und startet den Test. Bediene die Regler und besprecht anschließend, was sich verändert hat.
Fragt: „Wo schiebt das Boot Wasser zur Seite?“ Helft Kindern, zwischen zu viel Gesamtgewicht und einer ungünstigen Verteilung der Ladung zu unterscheiden.
Fragt: „Was hast du verändert? Was hast du beobachtet? Was möchtest du als Nächstes versuchen?“ Ein anderes Ergebnis ist ein Hinweis, keine schlechte Note.
Das Modell zeigt ein kastenförmiges Boot in ruhigem Wasser. Echte Wellen, verrutschende Ladung und undichte Stellen können das Ergebnis verändern.
Nutze die Simulation, um Zusammenhänge zu besprechen. Wähle und beaufsichtige echte Versuche selbst; ihre Ergebnisse können abweichen.
Ändert sich beim Absenken derselben Ladung ihr Gewicht oder ihre Kippwirkung?
Eine tiefe Ladungsposition kann die Stabilität verbessern. Sie lässt ein überladenes Boot aber nicht beliebig viel Gewicht tragen. Das Modell nutzt einen kastenförmigen Rumpf in ruhigem Wasser.
Offener rechteckiger Rumpf: Länge 30 cm, Seitenhöhe 8 cm, Rumpfmasse 120 g. Dichte von Süßwasser: 1000 kg/m³. Eingetauchte Querschnittsfläche × Länge ergibt das verdrängte Volumen; Auftrieb = ρgV. Für jeden Winkel wird die Höhe so berechnet, dass Auftrieb und Gewichtskraft gleich groß sind. Der waagerechte Abstand zwischen Auftriebs- und Massenschwerpunkt erzeugt das Drehmoment. Die Rollbewegung folgt einer gedämpften Starrkörpergleichung mit angenommener zusätzlicher Trägheit 0,2Mb² und Dämpfungsgrad 0,4, bezogen auf einen aufrichtenden Hebelarm von 4 cm. Wellen, Stampfen, schwappende Ladung und Verformung sind nicht enthalten. Die Berechnung endet, sobald ein Bootsrand das Wasser erreicht. Das anschließende Sinken dient der Veranschaulichung; einströmendes Wasser wird nicht berechnet.
US Naval Academy · Auftrieb und Stabilität
Die Quellen erklären die physikalischen Zusammenhänge. Die gewählten Modellwerte und Vereinfachungen stehen oben.
Einheiten: s = Sekunden · m = Meter · cm = Zentimeter · g = Gramm · kg = Kilogramm.
Wasser drückt den eingetauchten Teil des Bootes nach oben. Ein geneigtes Boot verdrängt Wasser ungleichmäßig. Das kann es wieder aufrichten. Hohe Ladung oder Ladung am Rand kann es stattdessen stärker kippen lassen.
Falte ein kleines offenes Boot aus Alufolie und lass es in einer flachen Schale schwimmen. Lege gleiche Münzen einzeln hinein, zuerst mittig, dann seitlich. Zähle, wie viele es trägt, bevor Wasser über den Rand kommt. Trockne den Boden nach dem Versuch.