De basis: wat betekent drijven en zinken eigenlijk
Iedereen heeft het wel eens gezien: een steen zinkt direct naar de bodem, terwijl een stuk hout rustig blijft drijven. Toch zijn beide vaste materialen. Het lijkt misschien alsof het puur om gewicht gaat, maar dat is niet het hele verhaal. Om te begrijpen waarom iets drijft of zinkt, moeten we kijken naar dichtheid en opwaartse kracht.
Drijven betekent dat een voorwerp op het wateroppervlak blijft zonder dat je het vasthoudt. Zinken betekent dat het voorwerp naar de bodem gaat en daar blijft liggen. Tussen deze twee in is er nog een derde mogelijkheid: een voorwerp kan zweven in het water, dus niet echt stijgen of dalen.
Dichtheid: waarom gewicht alleen niet genoeg is
Wat is dichtheid in gewone mensentaal
Dichtheid kun je zien als hoe veel massa er in een bepaalde ruimte zit. Een kilo veren neemt veel meer ruimte in dan een kilo ijzer, terwijl het gewicht hetzelfde is. Het ijzer heeft dus een grotere dichtheid dan de veren.
Water heeft ook een bepaalde dichtheid. Als je wilt weten of iets gaat drijven of zinken, vergelijk je de dichtheid van het voorwerp met de dichtheid van water. Is het voorwerp dichter dan water, dan zinkt het. Is het minder dicht dan water, dan drijft het.
Waarom een groot vrachtschip toch niet zinkt
Een vrachtschip is enorm zwaar en toch blijft het drijven. Dat komt doordat je niet alleen naar het materiaal (staal) moet kijken, maar naar het hele schip, inclusief alle ruimtes vol lucht. Gemiddeld genomen is de dichtheid van het complete schip lager dan die van water. Daardoor kan het blijven drijven, ondanks het hoge gewicht.
De opwaartse kracht: de onzichtbare duwkracht van water
Hoe water een voorwerp omhoog duwt
Als je een bal onder water duwt, voel je dat het water de bal terug omhoog wil duwen. Deze kracht heet opwaartse kracht. Het water dat door de bal wordt weggeduwd, oefent een tegenkracht uit. Hoe meer water een voorwerp wegduwt, hoe groter de opwaartse kracht.
Wanneer de opwaartse kracht groter is dan het gewicht van het voorwerp, drijft het. Is de opwaartse kracht kleiner dan het gewicht, dan zinkt het. Zijn beide precies in evenwicht, dan blijft het voorwerp zweven in het water, zoals sommige vissen doen dankzij hun zwemblaas.
Praktische voorbeelden uit het dagelijks leven
Steen, hout en een opblaasband
Een steen is compact en zwaar voor zijn formaat. De dichtheid is veel hoger dan die van water, dus zinkt hij snel. Hout bevat kleine luchtgaatjes en heeft gemiddeld een lagere dichtheid dan water, daarom drijft het. Een opblaasband bestaat voor een groot deel uit lucht en duwt veel water weg met weinig gewicht. De opwaartse kracht is daardoor groot, wat hem ideaal maakt om op te zitten in het zwembad.
Waarom je in zee soms makkelijker blijft drijven
In zout water, zoals in zee, is de dichtheid van het water iets groter dan die van zoet water. Daardoor is de opwaartse kracht bij hetzelfde volume iets groter. Voor jou betekent dat dat je in zee vaak net wat makkelijker blijft drijven dan in een zwembad met zoet water.
