Was ist Dichte?
Die Dichte gibt an, wie viel Masse in einer Volumeneinheit steckt. Die Formel lautet ρ = m ÷ V. Dabei ist ρ die Dichte, m die Masse und V das Volumen.
Ein Beispiel: 2 l Aluminium haben eine Masse von 5.4 kg. Die Dichte beträgt also 5.4 ÷ 2 = 2.7 kg/l. Für die Einheiten gilt: 1 kg/l = 1 g/cm³ = 1000 kg/m³.
Die Dichte ist eine Eigenschaft eines Stoffes. Ein kleines und ein großes Stück desselben Stoffes haben die gleiche Dichte. Deshalb kannst du einen Stoff an seiner Dichte erkennen.
| Stoff | Dichte, kg/l | In Wasser |
|---|---|---|
| Holz | 0.5 | schwimmt |
| Eis | 0.92 | schwimmt |
| Kunststoff | 1.3 | sinkt |
| Glas | 2.5 | sinkt |
| Aluminium | 2.7 | sinkt |
| Eisen | 7.87 | sinkt |
| Kupfer | 8.96 | sinkt |
| Gold | 19.3 | sinkt |
Die Tabelle zeigt die Werte aus dem Simulator. In Wirklichkeit hängt die Dichte von Holz und Kunststoff von der Sorte ab.
Warum schwimmen oder sinken Körper?
Ob ein Körper schwimmt oder sinkt, hängt von seiner Dichte ab, nicht von seiner Masse. Ein Körper mit geringerer Dichte als Wasser schwimmt, ein Körper mit höherer Dichte sinkt. Je größer die Dichte eines schwimmenden Körpers ist, desto mehr davon liegt unter Wasser: bei Holz 50 Prozent, bei Eis 92 Prozent.
Bau deinen eigenen Block und teste seine Dichte
Wähle einen Stoff, ändere Volumen und Masse und sieh, ob der Block schwimmt oder sinkt. Dieser Simulator gehört zum vollen Zugang. Der Download ist kostenlos, und 2 Kapitel und 5 Simulatoren sind ohne Anmeldung freigeschaltet.
Wie benutzt du den Simulator?
- Wähle in der unteren Reihe einen Stoff. Scrolle die Reihe seitlich, um Kupfer und Gold zu finden. Wenn du den Stoff wechselst, springt das Volumen auf 5 l zurück.
- Bewege den Schieberegler Volumen zwischen 1 und 10 l. Der Block wird größer oder kleiner. Die Masse wird automatisch berechnet.
- Lies im Feld oben links die Dichte in kg/l und ihre Position auf einer Skala von 0 bis 10 ab. Gold hat eine Dichte von 19.3, deshalb bleibt die Markierung am Ende der Skala stehen.
- Wenn du Eigener Stoff wählst, legst du die Masse selbst zwischen 0.5 und 10 kg fest. Der Simulator berechnet die Dichte.
- Die Anzeige oben rechts zeigt ⬆ Schwimmt oder ⬇ Sinkt.
Aufgaben für den Simulator
- Wähle Holz und ändere das Volumen von 5 l auf 10 l. Antwort: Die Masse steigt von 2.5 kg auf 5 kg, die Dichte bleibt bei 0.50 kg/l.
- Stelle den Block Eigener Stoff auf 10 l und 9 kg ein, danach auf 1 l und 2 kg. Antwort: Der Block mit 9 kg hat eine Dichte von 0.90 und schwimmt. Der Block mit 2 kg hat eine Dichte von 2.00 und sinkt. Der schwere Block schwimmt, der leichte sinkt.
- Stelle das Volumen des Blocks Eigener Stoff auf 5 l ein und erhöhe die Masse. Antwort: Sobald die Masse über 5 kg und die Dichte über 1.0 steigt, sinkt der Block.
- Vergleiche Holz und Eis. Antwort: Beide schwimmen. Das Holz liegt zur Hälfte unter Wasser, das Eis fast vollständig.
Warum schwimmt Eis, und warum sinkt ein Schiff aus Eisen nicht?
- Eis schwimmt auf Wasser. Wenn Wasser gefriert, nimmt sein Volumen zu und seine Dichte ab. Deshalb friert ein See von oben zu, und unter dem Eis bleibt flüssiges Wasser.
- Ein Schiff aus Eisen sinkt nicht. Eisen hat eine höhere Dichte als Wasser, aber in einem Schiff ist viel Luft. Wenn du die Gesamtmasse des Schiffs durch sein Gesamtvolumen teilst, erhältst du eine geringere Dichte als die von Wasser.
