Hydro und Aerostatik Schweredruck und Auftrieb Inhalt Der

Hydro- und Aerostatik Schweredruck und Auftrieb

Inhalt • Der Schweredruck • Der Auftrieb • Schwimmen, Schweben, Sinken

Der Schweredruck 1 0 0, 5 Die Flüssigkeit sei von Dichte ρ

Der Schweredruck 1 0 0, 5 Die Flüssigkeit sei von Dichte ρ

Der Schweredruck Einheit 1 N 1 kg 1 Pa Schwerkraft der Flüssigkeit Masse der Flüssigkeit Druck unter einer Säule des Mediums in Höhe h Die Druckkraft F=p. A in der Tiefe h entspricht dem Gewicht der darüber stehenden Wassersäule

Versuch zum Schweredruck Wasserspiegel außen Verschlussplatte Wasserspiegel innen Die Druckkraft in der Tiefe entspricht dem Gewicht der Wassersäule

Anmerkung zum Schweredruck: „Hydrostatisches Paradoxon“ Einheit 1 Pa Druck unter einer Säule des Mediums der Höhe h • Der Druck hängt nur von der Höhe der Säule des Mediums ab, nicht von der Grundfläche, d. h. nicht vom Volumen • Folge: An der Unterseite eines mit Wasser gefüllten Trinkhalms (Durchmesser 4 mm) von 10 m Höhe (Inhalt 1/8 Liter) ist der Druck gleich dem in einem gleich hohen Rohr mit Durchmesser 1 m (Inhalt 31000 Liter) („Hydrostatisches Paradoxon“)

Versuch kommunizierende Röhren h In jeder dieser „kommunizierenden Röhren“ hängt der Druck nur von der Höhe der Wassersäule ab, unabhängig von Form und Durchmesser der Gefäße

Die Auftriebskraft h 1 p(h 1) p(h 2) F(h 1) h 2 F(h 2) Drucke in Höhe der Ober- und Unterseite des Körper Kräfte auf die Oberund Unterseite des Körpers Die Differenz dieser Kräfte ist die Auftriebskraft

Versuch: Auftrieb in Luft • Eine Glaskugel erfährt in Luft – beide im Gravitationsfeld der Erde – einen messbaren Auftrieb Evakuierbares Gefäß

Die Auftriebskraft Einheit 1 N 1 N Druckkraft auf die obere Fläche A in Tiefe h 1 Druckkraft auf die untere Fläche A in Tiefe h 2 Die Auftriebskraft ist gleich dem Gewicht der Flüssigkeit, die dem Volumen des eingetauchten Körpers entspricht

Bedingung fürs Schwimmen: ρK < ρFl ρK ρFl Die Dichte des Körpers ist kleiner als die des Mediums: Die Auftriebskraft minus der Gewichtskraft beschleunigt den Körper nach oben

Bedingung fürs Schweben: ρK = ρFl ρK ρFl Die Dichte des Körpers ist gleich der des Mediums: Die Auftriebskraft ist gleich der Gewichtskraft – es gibt keine beschleunigende Kraft

Bedingung fürs Sinken: ρK > ρFl ρK ρFl Die Dichte des Körpers ist größer als die des Mediums: Die Gewichtskraft minus der Auftriebskraft beschleunigt den Körper nach unten

Zusammenfassung • Schweredruck: Durch die Schwerkraft verursachter Druck in Flüssigkeiten oder Gasen • Auftriebskraft: Schwerkraft des verdrängten Mediums – Auftrieb gibt es in Flüssigkeit oder Gas, bei Bewegung auch in Schüttgütern wie z. B. Hülsenfrüchten, Sand – Schwimmen: Dichte des Körpers kleiner als der des umgebenden Mediums, – Schweben: Dichte des Körpers gleich der des umgebenden Mediums – Sinken: Dichte des Körpers größer als die des umgebenden Mediums

Finis