die Archimedes kraft oder wie die heisst - boote-forum.de

uäh · #1 31.05.2011, 08:08

hallo, die frage passt eigentlich nirgendwo hin - deshalb hier. kann mir jemand was zum thema "auftriebskraft" sagen ? so das nicht physiker wie ich es auch kapieren...
einfaches beispiel; mein 150 ps motor wiegt 150 kg und liegt in 15 m wassertiefe. so rein theoretisch könnte ich dort runtertauchen, ein zusammengefaltetes gummiboot mit runternehmen und unten aufpusten. wieviel luft muss ich reinpusten bis sich der motor hebt ? oder anders ausgedrückt - welche (auftriebs)kraft hat 1 liter luft in 10 m tiefe. viel spass - zu ergoogeln war eine antwort bisher für mich nicht ..
greetz

Volker · #2 31.05.2011, 08:14

Nimm doch lieber eine Taucher-Tachierweste mit runter und 'ne Tauchflasche. Ziehe dem Motor die Weste über und blase die Weste mit der Flasche auf. Dann kannst Du genau bestimmen, wann das Ding abhebt (und brauchst hier die Frage nicht stellen

- gab schon mal über das Thema "Gewicht im Wasser/Auftrieb" hier im

eine heftige Diskussion)

Gruß

Volker

xtw · #3 31.05.2011, 08:22

Eine Tarierweste hat (je nach Größe) leider nur einen Auftrieb zwischen 15 und 20 kg. Du bräuchtest schon einen offenen Hebesack mit gut 200 L Inhalt, den montierst Du am AB und füllst Pressluft rein. (genug Erbsen gezählt !

)

Auf Deine Frage mit der Auftriebskraft gibt es zwei Antworten :
1. Ein massefreier Körper mit dem Volumen von 1 L hat im Wasser rund (!) 1 kg Auftrieb (je nach Wasserart, Temperatur...).
2. Pumpe ich als in 20m Tiefe einen Plastiktüte auf, bis sie das Volumen von 1 L hat, hat sie 1 kg Auftrieb. Allerdings ist aufgrund des Außendrucks die Luft darin auf 3 bar komprimiert. Läßt Du die geschlossene Tüte nun aus 20m Tiefe aufsteigen, hat sie bei 10m Tiefe ein Volumen von 2 L bei 2 bar und an der Oberfläche ein Volumen von 3 L bei 1 bar.

Unter diesen Bedingungen nun zu Deiner konkreten Frage mit dem Gummiboot als Hebesackersatz :
Unbetrachtet des Eigengewichts der Komponenten (zB der tatsächlichen Gewichtskraft des Motors unter Wasser) und der Eigenverdrängung der Komponenten und der Temperatur usw. (also rein theoretisch) müsstest Du den 150 kg des Motors ein Volumen von 150 L in Form von Pressluft im Hebesack entgegensetzen. Diese wäre auf 2,5 bar (1 bar je 10m Wassersäule plus Oberflächendruck, also (1*15)+1) komprimiert und hätte an der Oberfläche ein Volumen von 375 L.
Würdest Du die Luft von der Oberfläche aus in den Hebesack nach unten pumpen, und hättest Du dafür eine Pumpe mit einem Luftmengenmesser am Eingang, hättest Du diese 375 L ansaugen müssen, um in der Tiefe auf die 150 L zu kommen.

Ich hoffe, die Beispiele konnten den Vorgang verdeutlichen, die Formeln findet man ja überall.

uäh · #4 31.05.2011, 08:26

nicht falsch verstehen - mein motor ist nicht versenkt und ich habe auch keinen schatz gefunden ;-( es interessiert mich einfach.
@ xtw > offener hebesack - unten offen vermute ich mal

aber warum ?

schlacke · #5 31.05.2011, 08:28

Ein Körper erfährt soviel Auftrieb wie das von ihm verdrängte Wasser wiegt.

boneman · #6 31.05.2011, 08:29

Damit er beim Aufsteigen nicht platzt.

die Luft dehnt sich bei abnehmendem Druck aus (10m auf 0m = Verdoppelung des Volumens)

Matze66 · #7 31.05.2011, 08:35

Pro zehn meter Wassertiefe erhöht sich der Druck um 1 Bar. Also bei 10m hast Du zwei Bar Druck (Wasseroberfläche = 1Bar). Grob überschlagen brauchst Du also in 15m Wassertiefe ca. 375l Luftvolumen um die 150 kg zu heben. Aber da ja auch die Luft in 15m zusammengedrückt wird, solltest Du doch mit dem 200L Hebesack gut hinkommen. Nur daran denken, dass Du noch genug Luft in der Flasche hast

Falls ich mich verrechnet habe jetzt schon einmal ein "Sorry" - mein Tauchschein ist über 20 Jahre alt...

uäh · #8 31.05.2011, 08:40

@schlacke - ich nehme also einen hebesack und errechne mir dessen verdrängung, verdrängt er 1 kubik lassen sich 999,9 kg heben - oder ist da ein kapitaler denkfehler drin ? bzw. mal andersrum - ein geschlossener körper, z.B. ein leerer 1000 liter IBC treibt auf dem wasser - wenn ich 999, 9 liter wasser reinfülle, geht er noch nicht unter ( alle naturwissentschaftlichen feinheiten mal aussen vor gelassen und unter der annnahme, ein liter süsswasser wiegt immer noch ein kilo)

boneman · #9 31.05.2011, 08:53

stimmt so

xtw · #10 31.05.2011, 08:58

Ich glaube, Du hast Dich nicht verrechnet, Matthias, und wenn doch, müssen wir beide unseren Schein abgeben...

Hätte Dein IBC keine eigene Masse und kein eigenes Volumen, würde er noch nicht untergehen.
Sein Volumen ist aber größer wie Null (Volumen des Kunststoffs und der Alustreben) und seine Masse ebenfalls.
Nehmen wir an, der IBC hätte an Land ein Gewicht von 40 kg und sein Material ein Volumen von 10 L, so hätte er einen Abtrieb von 30 kg (rund... s.o.).
Es würden also rund 970 L Wasser (+x) reichen, damit er absinkt, die verbliebenen 30 L "Luft" (-x) im IBC würden nur seinen Abtrieb kompensieren.

schlacke · #11 31.05.2011, 09:13

Zitat:

Zitat von uäh

@schlacke - ich nehme also einen hebesack und errechne mir dessen verdrängung, verdrängt er 1 kubik lassen sich 999,9 kg heben - oder ist da ein kapitaler denkfehler drin ?

Das ist einfach ausgedrückt aber richtig, du musst allerdings die jeweiligen Druckverhältnisse mit einbeziehen.

Zitat:

Zitat von uäh

...ein geschlossener körper, z.B. ein leerer 1000 liter IBC treibt auf dem wasser - wenn ich 999, 9 liter wasser reinfülle, geht er noch nicht unter

Stimmt im Prinzip auch. Wenn aber das Material, aus dem der Container ist,
mehr wiegt als das von ihm verdrängte Wasser geht er unter(vorrausgesetzt er ist komplett mit Wasser gefüllt). Wenn weniger, dann bleibt er oben.
Ist jetzt aber sehr theoretisch.

Nimm eine leichte Plastikschüssel mit in die Badewanne, fülle die Schüssel mit Wasser und sie wird schwimmen.
Mach das selbe mit einer gleich großen Stahlschüssel und sie wird nicht schwimmen.

Beide verdrängen die gleiche Menge Wasser und erfahren damit den gleichen Auftrieb.

Mal angenommen der Auftrieb beträgt 20g.

Die Plastikschüssel wiegt 15g, und schwimmt, weil sie mit 20g Auftrieb nach oben "gezogen" wird.

Die Stahlschüssel wiegt 50g und geht unter weil die 20g nicht ausreichen und sie mit den verbleibenden 30g nach unten "gezogen" wird.

Hoffe ich habe zur allgemeinen Verwirrung beigetragen

uäh · #12 31.05.2011, 09:24

habs kapiert

danke !

Und falls mein Physiklehrer von vor 20 Jahren im Seniorenstift nen PC hat > Herr X, sie waren vollumfänglich eher eine leerkraft als eine lehrkraft, die meisten konten sich nichtmal Ihren namen merken...
Hätten Sie´s mal so erklärt, wäre die Pisa Studie vielleicht nicht so enthaltsam ausgefallen

. Jeder Lehrer bekommt die Schüler die er verdient

weltbootfahrer · #13 31.05.2011, 09:39

@Schlacke
nach meinem technischen Verständnis ist das Beispiel mit der Plastikschüssel / Metalschüssel falsch. Die Verdrängung ist nicht gleich sondern proportional zum Gewicht eben anders.

boneman · #14 31.05.2011, 09:44

Ehrlich gesagt weder noch.

Die Verdrängung ist nicht gleich, weil in dem Beispiel die ein Schüssel schwimmt und die andere untergeht (bei gleichem Volumen).
Die Verdrängung wäre gleich, wenn beide bei gleichem Volumen untergehen würden, ungeachtet des Gewichtes der einzelnen Schüssel.

Eine Bleischüssel verdrängt bei gleichem Volumen genauso viel Wasser, wie eine nicht schwimmende Plastikschüssel, auch wenn sie nur einen Bruchteil wiegt.

weltbootfahrer · #15 31.05.2011, 09:48

nö, das ist ganz sicher falsch.

boneman · #16 31.05.2011, 09:54

lass hören

weltbootfahrer · #17 31.05.2011, 10:03

Ein Gegenstand schwimmt , wenn die Masse des verdrängten Wassers der des Körpers entspricht. Das ist das Prinzip des Archimdes. Wiegt ein Boot (Schüssel) also 100 Gramm, dann verdrängt diese 100 Gramm. Wiegt die nun 110 Gramm verdrängt die 110 Gramm. Geht die Schüssel unter bleibt das Verhältnis gleich, der Schwebezustand liegt bei Gleichstand vor.

schlacke · #18 31.05.2011, 10:10

Zitat:

Zitat von boneman

Eine Bleischüssel verdrängt bei gleichem Volumen genauso viel Wasser, wie eine nicht schwimmende Plastikschüssel, auch wenn sie nur einen Bruchteil wiegt.

Und genau deswegen geht die Bleischüssel unter und die Plastikschüssel nicht.

Dann nehme ich halt als Beispiel zwei Würfel von jeweils 1m Kantenlänge.

Der Eine ist aus Gold der andere aus Plastik beide haben ein Volumen von 1m3, beide verdrängen also 1m3 Wasser.
Beide werden im Wasser jeweils um genau diese 1000kg leichter und erfahren auch genau diese als Auftrieb.

Ist das Gewichtsverhältnis (Körper/verdrängts Wasser) günstig dann schwimmt der Plastikwürfel.

@weltbootfahrer: nein, da liegst falsch. Die Verdrängung ergibt sich aus dem Volumen und nicht aus dem Gewicht.

schlacke · #19 31.05.2011, 10:16

Zitat:

Zitat von weltbootfahrer

Ein Gegenstand schwimmt , wenn die Masse des verdrängten Wassers der des Körpers entspricht. Das ist das Prinzip des Archimdes. Wiegt ein Boot (Schüssel) also 100 Gramm, dann verdrängt diese 100 Gramm. Wiegt die nun 110 Gramm verdrängt die 110 Gramm. Geht die Schüssel unter bleibt das Verhältnis gleich, der Schwebezustand liegt bei Gleichstand vor.

Da hast du den guten alten Archimedes falsch verstanden.

Die Auftriebskraft eines Körpers in einem Medium ist genauso groß wie die Gewichtskraft des vom Körper verdrängten Mediums.

Es ist nicht das Gewicht des Körpers entscheident, sondern das Volumen.

schlacke · #20 31.05.2011, 10:32

@boneman: In meinem Beispiel waren beide Schüsseln voll Wasser!

Aber ich gebe zu, das Beispiel mit den Schüsseln ist nicht ideal.

boneman · #21 31.05.2011, 13:00

Zitat:

Zitat von boneman

Eine Bleischüssel verdrängt bei gleichem Volumen genauso viel Wasser, wie eine nicht schwimmende Plastikschüssel, auch wenn sie nur einen Bruchteil wiegt.

Zitat:

Zitat von schlacke

@boneman: In meinem Beispiel waren beide Schüsseln voll Wasser!

Ich habe das schon verstanden, deswegen war in meinem Beispiel die Plastik-Schüssel auch nicht schwimmend. Deine war schwimmend

Emma · #22 31.05.2011, 17:08

Wenn man sowieso tauchen muss, dann kann man doch am Motor einen Tampen antütern und ihn (den Motor inkl. Tampen) hochziehen. Dann kann man ihn ja immer noch in eine Bleischüssel tun.

Gruß
Jan

chris24 · #23 31.05.2011, 18:00

Wenn die Dichte eines Mediums geringer ist als die des Wassers, so schwimmt es masseunabhängig!!

Hier die Formel zur Berechnung der Auftriebskraft:
F = m*a
F = p*V*g = 1,23kg/m³ * 0,1m³ * 9,81m/s² = ca. 1,2 N Auftrieb von Luft auf den Außenboarder
F = 980 * 0,1 * 10 = 980 N!! --> bei Wasser

Grundsätzlich kann man das Phänomen des Auftriebs folgendermaßen beschreiben:
Jeder Körper erfährt aufgrund der Erdbescheunigung eine Kraft senkrecht auf die Erde. Ein Körper mit höherer Dichte erfährt eine größere Kraft und will sich daher auch unter den Körper geringerer Dichte schichten. Dadurch ist die Kraft eines Körpers auf die Erde gleich der Auftriebskraft, die auf den Körper geringerer Dichte wirkt.

Edit: Der Auftriebskraft ist natürlich die Gewichtskraft des Körpers entgegenzurechnen

Emma · #24 31.05.2011, 18:32

Zitat:

Zitat von chris24

Ein Körper mit höherer Dichte erfährt eine größere Kraft und will sich daher auch unter den Körper geringerer Dichte schichten.

Das klingt aber wissenschaftlich! Das hieße, das ein Körper aus Osmium (Dichte 22,6 g/cm³) mit einem Volumen von 1 cm³ eine höhere Kraft (Du meintest Gewichtskraft ?) erfährt also ein Styroporkörper mit einem Volumen von 100.000 m³ (Dichte ca. 0,015 g/cm³)! Die Körper möchte ich "schichten" sehen.
Du hast die Vorbedingungen weggelassen, mit der Guttenberg-Tastatur wäre das nicht passiert.

Gruß
Jan

balu21365 · #25 31.05.2011, 18:47

Zitat:

Zitat von schlacke

Da hast du den guten alten Archimedes falsch verstanden.

Die Auftriebskraft eines Körpers in einem Medium ist genauso groß wie die Gewichtskraft des vom Körper verdrängten Mediums.

Es ist nicht das Gewicht des Körpers entscheident, sondern das Volumen.

Das stimmt nicht, da die Gewichtskraft des eigenen Körpers auch eine ganz entscheidende Rolle spielt, denn der Körper muss entgegen der Erdbeschleunigung bewegt werden.

Man muss hier entscheiden, zwischen Kräften, die nach oben "drücken" und die nach unten "ziehen".
Nach unten ziehen immer die Masse *9,schießmichtot m/s^2.

Nach oben drückt der spezifische Dichteunterschied.
Die Formel müsst ihr mit google raussuchen, habe ich nicht mehr im Kopf