Wenn jemand ein Brecheisen ins Meer wirft, sinkt es, aber ein Schiff, das ein Vielfaches des Gewichtes eines Brecheisens hat, schafft es, im Wasser zu schwimmen. Dieses interessante Phänomen, das als Auftrieb bekannt ist, ist der Grund dafür, dass Boote schwimmen. Die Eigenschaften des Auftriebs wurden zuerst von dem griechischen Mathematiker Archimedes in dem, was wir heute Archimedes‘ Prinzip nennen, beschrieben. Dieses Prinzip besagt, dass jedes Objekt, das ganz oder teilweise in eine Flüssigkeit eingetaucht ist, von einer Kraft getragen wird, die dem Gewicht der durch das Objekt verdrängten Flüssigkeit entspricht.
Archimedes soll das Prinzip in der Badewanne entdeckt haben, was Sinn macht, denn eine Badewanne ist ein toller Ort, um Auftrieb und Verdrängung zu erforschen. Er entdeckte, dass beim Eintauchen eines Objekts (z. B. eines Wissenschaftlers) in eine Flüssigkeit der Flüssigkeitsspiegel ansteigt, weil das Objekt einen Teil der Flüssigkeit verdrängt hat. Archimedes erkannte, dass jedes im Wasser platzierte Objekt sein eigenes Gewicht oder Volumen im Wasser verdrängt, je nachdem, was zuerst eintritt. Dies wird als Verhältnis von Gewicht zu Oberfläche bezeichnet.
Er erkannte, dass verschiedene Materialien mit unterschiedlicher Dichte, aber gleichem Volumen einen unterschiedlichen Auftrieb haben. Eine Bowlingkugel sinkt, während ein mit Luft gefüllter Ballon schwebt, obwohl sie das gleiche Raumvolumen einnehmen. Dies liegt an der größeren Dichte der Bowlingkugel. Im Gegensatz zu einem Ballon wiegt eine Bowlingkugel mehr als das Gewicht des von ihr verdrängten Wassers, daher hat die Kugel ein geringes Verhältnis von Oberfläche zu Gewicht. Ein Boot ist im Wesentlichen eine hohle Hülle, die mit Luft gefüllt ist, was bedeutet, dass es ein großes Verhältnis von Oberfläche zu Gewicht hat. Daher befindet sich das Boot immer noch weit über der Oberfläche, wenn es sein Äquivalentgewicht im Wasser verdrängt hat.
Boote schwimmen aufgrund ihres Designs. Wenn ein Boot stark beladen ist, setzt es sich tiefer im Wasser ab, da sein Verhältnis von Oberfläche zu Gewicht anders ist als bei einem leichten Boot. Ein Boot bleibt schwimmend und stabil, solange es nicht überladen ist.
Wenn jemand weiß, wie Boote schwimmen, kann er sich vorstellen, wie andere Objekte schwimmen. Von Holzstücken bis hin zu Enten bestimmt das Verhältnis von Gewicht zu Oberfläche eines Objekts seinen Auftrieb. Dies erklärt auch, warum Boote sinken: Wird der Rumpf eines Bootes durchbrochen, beginnt er Wasser aufzunehmen, wodurch es dichter wird und mehr Wasser verdrängt. Wenn das Boot genug Wasser aufnimmt, wird es zu schwer, um schwimmfähig zu bleiben.