Hoe werkt een schip? – drijven en zinken : Varen op kanalen en rivieren

Blog | Forum

Categorie: Hoe werkt het?

Hoe werkt een schip? – drijven en zinken

12 jun

Hoe blijft een schip drijven? Een schip van staal is toch veel zwaarder dan water? Het antwoord schuilt in de wet van Archimedes en de massadichtheid. Door toepassing van deze wet kan achterhaald worden hoe zelfs supertankers blijven drijven.

De wet van Archimedes

Een object met een bepaald volume, zal ondergedompeld in een vloeistof een opwaartse stuwkracht ondervinden gelijk aan de massa van het weggeduwde volume vloeistof.

Een blok van 1 kubieke meter ondergedompeld in water zal 1 kubieke meter water wegduwen. Het gewicht van dit volume water is 1000 kg. De kracht die het water op het blok zal uitoefenen is dus groot genoeg om 1000 kg te laten zweven. Als het blok meer weegt dan zal het zinken, weegt het minder dan drijft het. Het gewicht per volume zal dus belangrijk zijn. Men noemt dit massadichtheid of soortelijk gewicht van een stof.

Als je 1 kg lood afweegt en het blokje vergelijkt met 1 kg pluimen, dan valt meteen het verschil in hoeveelheid op. Het blokje lood is veel kleiner dan de berg pluimen. Het verschil zit in de massadichtheid: hoeveel een stof weegt per kubieke meter. Voor water is dit ongeveer 1000 kg per kubieke meter (1 kubieke meter = 1000 liter). Elke stof die een hogere massadichtheid heeft zal zinken. Het gewicht van de stof is dan kleiner dan het gewicht van het weggeduwde water. Het volume water zal dus te weinig kracht leveren om de stof drijvende te houden.

Massadichtheid van een schip

Een schip dat blijft drijven moet dus een lagere massadichtheid hebbendan water! Maar hoe maken we een groot stalen schip “licht” genoeg?

Een massief stalen blok heeft een massadichtheid van ongeveer 7800 kg/m3. Veel groter dus dan de 1000 kg/m3 van water, waardoor het zal zinken. De massadichtheid moet dus drastisch worden teruggeschroefd.

Waarom blijft een schip drijven?

Een schip is echter hol! Hierdoor is een groot deel van het volume lucht. Lucht is, zoals iedereen weet, “lichter” dan water. Denk maar aan een die luchtmatras waar u soms op ronddrijft. De massadichtheid van lucht is 1,29 kg/m3. Het gemiddelde van de massadichtheid van staal en die van lucht zal dus de echte massadichtheid van het schip zijn. Deze is, hopelijk, lager dan 1000 kg/m3 en dus zal het schip blijven drijven.

Diepgang van een schip

Ook de diepgang wordt bepaald door het soortelijk gewicht. Een schip volgeladen met goederen zal dieper wegzakken in het water. Het volume blijft gelijk maar het gewicht neemt toe, de massadichtheid is dus groter geworden. De hoeveelheid water die het ongeladen schip drijvende hield volstaat niet meer. Pas wanneer het schip dieper wegzakt en dus meer water verplaatst zal het water sterk genoeg terugduwen.

Waarom zinken schepen?

Stijgt de massadichtheid boven die van water dan zal het schip zinken. In dit geval is het schip overladen. Het verplaatst te weinig water om zijn gewicht drijvende te houden. Ook een lek in het schip zal ervoor zorgen dat de gemiddelde massadichtheid boven die van water zal stijgen. Het “zwaardere” water duwt immers de “lichtere” lucht weg, waardoor alleen het zware stalen omhulsel overblijft. Deze zal vervolgens de dieperik in zakken.

Dat was de theorie achter het drijven en zinken van schepen. Hopelijk zonk u niet weg in dit natuurkundig geweld! Vragen of opmerkingen zijn altijd welkom. 😉

Reageer