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  Reinhart Behr:   Schwimmquader - Vorwort -

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Quader-Film (Java)

 

Wie schwimmt Holz auf Wasser?

  Rundholz Brett flach Brett hoch
Ein Rundholz schwimmt immer symmetrisch, wie oben, es taucht je nach seiner Schwere (Dichte) ein. Ein Brett schwimmt immer flach! Ein Brett schwimmt niemals senkrecht.
Wie schwimmt aber ein Kantholz, d.h. ein Quader mit quadratischem Querschnitt?
 Quader 3 Quader 4 Quader 5 Quader 6
So, wenn es aus Balsa ist!
(Schwimmlage "symmetrisch-gerade")
So, wenn es schwerer ist, z.B. aus Fichte. Das Kantholz schwimmt nun unsymmetrisch-schräg! Wenn das Holz schwerer wird, sinkt es. Der Quader dreht sich, schwimmt aber noch schräg! Bei einer gewissen Dichte schwimmt das Kantholz wieder symmetrisch, nun aber "spitz"!
Quader Quader 8 Quader Quader
Wird das Holz schwerer, dann sinkt es weiter ein, schwimmt aber noch symmetrisch-spitz. Die Dichte beträgt nun die halbe Dichte des Wassers. Es schwimmt symmetrisch tiefer in "spitzer" Lage bis zu einer gewissen Grenzdichte. Bei noch größerer Dichte schwimmt es wieder asymmetrisch-schräg. Holz höchster Dichte schwimmt wieder symmetrisch-gerade.
Ich habe meine Untersuchungen zum Problem des schwimmenden Kantholzes auf der Basis der reinen Mathematik und Physik in Angriff genommen und gelöst, angeregt durch einen zunächst fehlerhaften Beitrag in einer Fachzeitschrift (MNU Heft 4, 1979). In diesem Beitrag wurde die schräge Schwimmlage anfangs als physikalisch unmöglich angesehen. Durch meine rein mathematische Analyse habe ich exakt die Dichten bestimmen können, bei denen ein Kantholz "gerade", "schräg" und "spitz" schwimmt. Mein Kollege Hasso B. Manthey hat zeitgleich die Untersuchungen numerisch und graphisch mit Computerprogrammen vorgenommem und ist im Rahmen der Fehlergrenzen zu identischen Ergebnissen gekommen. Meine rein mathematisch bestimmten Grenzwerte erwiesen sich jedoch genauer als die Näherungswerte des Computers, was wieder einmal beweist, dass Computerprogramme die reine Mathematik nicht ersetzen können. Alle Graphiken dieses Beitrags sind jedoch mit dem Computer angefertigt worden. Die Bilder zeigen:
Ist die Körperdichte kleiner als ½, so liegen die Körper genau so wie bei einer im selben Maße größeren Dichte als ½, nur um 180 Grad gedreht.
Ich beschränke mich daher auf die Untersuchung von Körpern mit Dichten von ½ bis 1.
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Ich wollte meine Untersuchungen auch praktisch nachgewiesen sehen und habe deshalb im Sommer 2002 zusammen mit H.B. Manthey Kanthölzer verschiedener Dichten in den Tischlereien meiner Wohnumgebung gesammelt. Diese Hölzer haben wir schwimmen lassen und die Theorie bezüglich der Schieflage bei bestimmten Dichten des Holzes wurde voll bestätigt. Fotos dazu finden Sie auf den folgenden Seiten.
    
behr-a-r@mail.dk