Auftrieb

dorkai · Anmeldungsdatum: 17.08.2010 Beiträge: 2

Meine Frage:
Hallo, ich hoffe mir kann jemand weiterhelfen...
Wir haben ein Versuch zum Thema Auftrieb gemacht. Dazu wurde ein Auftriebskörper (Styropor) mit gegebenen Volumen und Dichte ( 845cm³, 17,5g/m³) mit einer Bodensäule aus Splitt (9x9x8,5cm, 1,007kg) überdeckt, welche in einem Versuchsbecken mit bisschen Wasser (ca. 8cm) gelegt werden. Das Versuchsbecken wird langsam mit Wasser gefüllt und es ist der Wasserstand festzuhalten, bei dem der Auftrieb des Auftriebskörpers und des Bodenkörpers zum Aufschwimmen führen. Dies lag bei rund 12 cm.
Nun soll der Verlauf der Gewichstskraft, der Auftriebskraft und der hieraus resultierenden Kraft mit steigendem Wasserstand in 1 cm schritten ermittelt werden. Was ich einfach nicht verstehe wie ist der Zusammenhang zwischen Auftriebskraft und Wasserhöhe. Denn die Formel für Auftrieb oder Gewichtskraft ist doch üerhaupt nicht von der wasserhöhe abhängig, und wie hängt das alles mit dem Druck zusammen? Der Auftrieb ergibt sich ja aus der Änderung des Drucks auf seine Öberfläche und lautet p(h)= rhoWasser*g*h
Der Druck ist ausrechenbar aber wie verhält sich dieser zum Auftrieb...also wie kann ich auftriebskraft bzw. gewichtskraft mit steigender Wasserhöhe berechnen?

Meine Ideen:
Bei einem Wasserstand von 8 cm wurde begonnen, langsam Wasser nachgeschüttet und bei 12 cm kam es dann zum aufschwimmen des körpers. Meine Lösung: Ich berechne den Druck bei 8 cm Wasserhöhe mit p(h)=rho_Wasser* g* h; also p(h)= 1000kg/m³*9,81m/s²*0,08m = 784,8 N/m²
Jetzt über Dreisatz diese Newton auf die m² Fläche des Körpers beziehen; also auf 9*9cm =81cm²=0,0081m² und ich erhalte 6,36 N;
indem ich die Höhe immer in 1cm Schritt ändere erhalte ich dann bei 12 cm eine Kraft von 9,51 N theoretisch;
was in etwa der Gewichtskraft:
Fg= m * g ; m = m(Styropor) + m(Bodensäule) Fg = 10,034 Kg*m/s² = 10,034 N entspricht und damit stimmen könnte; oder, da ja ein Aufschwimmen erreicht wird wenn Gewichtskraft gleich der Auftiebskraft ist! Könnte dies so stimmen?

franz · Anmeldungsdatum: 04.04.2009 Beiträge: 11583

http://forum.physik-lab.de/ftopic6510.html

TheBartman · Anmeldungsdatum: 09.07.2009 Beiträge: 482

Also ich habe deinen Versuchsaufbau nochnicht völlig durchblickt. Eine Zeichnung würde hier helfen.
Meine Idee:

Der Styroporkörper taucht vollständig ein, während die Säule darüber weiter eintaucht, je mehr Wasser im Becken ist. Und das ist wohl das Geheimnis: Das eintauchende Volumen ändert sich mit steigendem Wasserstand.

dorkai · Anmeldungsdatum: 17.08.2010 Beiträge: 2

Hallo TheBartman;
Danke für die schnelle Antwort.
Ja genau so ist der Versuchsaufbau gemeint. Also das Styropor war im Wasser eingetaucht bei rund 8 cm...mit steigendem wasser wurde nun auch die Bodensäule eingetaucht bis es irgendwann zum Aufschwimmen kam...
Aber wie berechnet man das sich durch die wasserhöhe ändernde Volumen. Also bei 8 cm Wasserstand wäre also nur das Styropor eingetaucht, nehme ich dann nur das volumen des Styropors und berechen es mit der Auftriebsformel: FA= rho_Wasser*g*V_Styropor?
Aber wie geht es weiter zB bei 9 cm Wasserstand ist ja ein bisschen von der Bodensäule mit eingetaucht...aber wie berechne ich dann das Gesamtvolumen? Volumen ist ja Fläche* Höhe! Kann man dann einfach die Grundfläche von 9x9cm mit der Höhe von 1cm in diesem Fall berechnen?

isi1 · Anmeldungsdatum: 03.09.2006 Beiträge: 2902 Wohnort: München

Wie Hausmann erwähnte:
http://forum.physik-lab.de/sutra16642.html#16642

Also, was passiert, wenn das ding abhebt? Kippt es?