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McFleury
Anmeldungsdatum: 29.04.2013
Beiträge: 49
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 McFleury Verfasst am: 21. Jun 2013 16:25 Titel: Luft, Druck und Viskositäten |
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Meine Frage:
Guten Nachmittag. Also wir beschäftigen uns zurzeit mit Druck, Viskositäten und all dem diesbezüglich. Jetzt habe ich eine Aufgabe:
1) Sie tauchen einen nach unten offenen, dünnwandigen (d.h. Wandstärke kann vernachlässigt werden) Hohlzylinder der Masse  mit Radius  und der Höhe  in Wasser. Nehmen Sie an, dass für Luft im Zylinder  gilt. Ab welcher Tiefe beginnt der Zylinder selbst weiter zu sinken? (Außendruck  )
2) Sie haben drei Äpfel. Den ersten legen Sie in destilliertes Wasser, den zweiten in stark gesalzenes Wasser und den dritten essen Sie, damit Sie diese Aufgabe lösen können. Beschreiben Sie, was mit den beiden ersten Äpfeln geschieht.
3) Schätzen Sie ab, wie viel leichter ein Mensch durch den Auftrieb in Luft ist.
4) Warum wird das Atmen mit zunehmender Höhe immer "schwieriger"? Sollte man in großer Höhe schneller oder langsamer und tiefer atmen um die Sauerstoffzufuhr zu verbessern.
Meine Ideen:
zu 1) Ja wenn der Druck im Zylinder niedriger ist als in der Tiefe?
zu 2) Destilliertes Wasser ist Wasserr ohne die im normalen Quellwasser oder Leitungswasser vorkommenden Ionen, Spurenelemente und Verunreinigungen. Was soll dann passieren? Salz wurde früher ja verwendet um Lebensmittel länger zu haltbar zu bekommen und das mit dem Essen checke ich nicht.
zu 3) Puu 0,01 Prozent?
zu 4) Ja die Dichte des Sauerstoffes nimmt ab, deswegen ist einfach weniger Sauerstoff vorhanden, aber wie ich jetzt Atmen soll? Langsamer schneller die Luft vermehrt sich ja nicht, nur das ich wenn ich schneller atme ja theoretisch "mehr" Sauerstoff einatme, aber ob das gut ist? |
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Hans Brix
Anmeldungsdatum: 30.04.2013
Beiträge: 55
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| Hans Brix Verfasst am: 21. Jun 2013 16:41 Titel: |
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Zu 1: der Auftrieb nimmt ab, da das Volumen der Luft abnimmt.
Zu 2: das klingt einerseits nach Osmose, aber hier duerfte ein anderer Aspekt gemeint sein. Vergleiche die Situation mal mit "Schwimmen in Salzwasser vs Schwimmen in Suesswasser"
Zu 3: "Schaetzen" ist etwas ganz anderes als Raten. Eine sinnvolle Schaetzung hier wuerde z.B. das Volumen des Menschen und die Dichte von Luft einbeziehen |
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McFleury
Anmeldungsdatum: 29.04.2013
Beiträge: 49
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| McFleury Verfasst am: 21. Jun 2013 23:59 Titel: |
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| Hans Brix hat Folgendes geschrieben: | | Zu 1: der Auftrieb nimmt ab, da das Volumen der Luft abnimmt. |
Also muss der Hohlzylinder im Endeffekt ja der Tiefe trotzen, aber wie packe ich das in eine Formel?
| Hans Brix hat Folgendes geschrieben: |
Zu 2: das klingt einerseits nach Osmose, aber hier duerfte ein anderer Aspekt gemeint sein. Vergleiche die Situation mal mit "Schwimmen in Salzwasser vs Schwimmen in Suesswasser"
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Ja Salz erhöht die Dichte, also hat man mehr Auftrieb. D.h. der Apfel ist mehr im Süßwasser eingetaucht, als im Salzwasser? Und was hat es mit dem Essen auf sich das verstehe ich gar nicht :=0
| Hans Brix hat Folgendes geschrieben: |
Zu 3: "Schaetzen" ist etwas ganz anderes als Raten. Eine sinnvolle Schaetzung hier wuerde z.B. das Volumen des Menschen und die Dichte von Luft einbeziehen |
Die Dichte der Luft ist ja  am Meeresspiegel, die Dichte des Menschen habe ich jetzt mal so geschätzt:
 hoch,  "tief" und  breit, also einem Volumen von  bei 80 kg Gewicht also eine Dichte von 
Und das jetzt multipliziert mit der Dichte von Luft und abgezogen von der Dichte des Menschen ergibt dann den Auftrieb, oder? |
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Hans Brix
Anmeldungsdatum: 30.04.2013
Beiträge: 55
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| Hans Brix Verfasst am: 22. Jun 2013 10:24 Titel: |
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| McFleury hat Folgendes geschrieben: | | Hans Brix hat Folgendes geschrieben: | | Zu 1: der Auftrieb nimmt ab, da das Volumen der Luft abnimmt. |
Also muss der Hohlzylinder im Endeffekt ja der Tiefe trotzen, aber wie packe ich das in eine Formel?
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Du weisst/sollst annehmen, dass pV = const. Da p mit steigender Tiefe steigt, muss das V sinken. Da der Auftrieb nur vom verdraengtem Volumen abhaengt...
| Zitat: |
Ja Salz erhöht die Dichte, also hat man mehr Auftrieb. D.h. der Apfel ist mehr im Süßwasser eingetaucht, als im Salzwasser? Und was hat es mit dem Essen auf sich das verstehe ich gar nicht :=0
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Das mit dem Essen duerfte ein Witz sein 
| Zitat: |
Und das jetzt multipliziert mit der Dichte von Luft und abgezogen von der Dichte des Menschen ergibt dann den Auftrieb, oder? |
Die Dichte des Menschen ist vernuenftig... (wobei man auch schaetzen koennte, dass die Dichte des Menschen 1000kg/m^3 ist, da ein Mensch in etwa auf dem Wasser schwimmen kann (ich selbst z.B. nicht, meine Dichte ist groesser als die von Wasser  )
...aber irrelevant! Der Auftrieb haengt nur vom umgebenden Medium (=Luft) und dem verdraengtem Volumen ab. |
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McFleury
Anmeldungsdatum: 29.04.2013
Beiträge: 49
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| McFleury Verfasst am: 22. Jun 2013 10:33 Titel: |
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| Hans Brix hat Folgendes geschrieben: | | McFleury hat Folgendes geschrieben: | | Hans Brix hat Folgendes geschrieben: | | Zu 1: der Auftrieb nimmt ab, da das Volumen der Luft abnimmt. |
Also muss der Hohlzylinder im Endeffekt ja der Tiefe trotzen, aber wie packe ich das in eine Formel?
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Du weisst/sollst annehmen, dass pV = const. Da p mit steigender Tiefe steigt, muss das V sinken. Da der Auftrieb nur vom verdraengtem Volumen abhaengt...
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Und was ist jetzt der Außendruck, die Aufgabe macht mich irgendwie zu schaffen. Das Volumen pV sei const. Der Druck nimmt mir der Tiefe zu ist klar, und das Volumen nimmt ab? Volumen von was?
PS: danke & sorry für meine dummen Fragen |
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Hans Brix
Anmeldungsdatum: 30.04.2013
Beiträge: 55
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| Hans Brix Verfasst am: 22. Jun 2013 10:42 Titel: |
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Das Volumen der eingeschlossenen Luft (und da der Zyliner duennwandig ist, das einzige Volumen, dass fuer den Auftrieb zustaendig ist). |
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Hans Brix
Anmeldungsdatum: 30.04.2013
Beiträge: 55
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| Hans Brix Verfasst am: 22. Jun 2013 10:43 Titel: |
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Das Volumen der eingeschlossenen Luft (und da der Zyliner duennwandig ist, das einzige Volumen, dass fuer den Auftrieb zustaendig ist). |
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McFleury
Anmeldungsdatum: 29.04.2013
Beiträge: 49
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| McFleury Verfasst am: 22. Jun 2013 10:51 Titel: |
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Ja die Luft in dem Zylinder sorgt für den Auftrieb. Ich weiß nicht was das dünnwändige jetzt für einen Einfluss hat?
Wie berechne ich das jetzt aber explizit. Der Druck muss ja irgendwie den Auftrieb kompensieren, oder wie sagt man das korrekt? |
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Hans Brix
Anmeldungsdatum: 30.04.2013
Beiträge: 55
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| Hans Brix Verfasst am: 22. Jun 2013 11:00 Titel: |
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Die Duennwandigkeit hat genau wie der dritte Apfel keinen Einfluss 
Also:
1: dir ist klar, dass das Volumen mit steigender Tiefe abnimmt. Kannst du das formal ausdruecken?
2: dir ist klar, dass der Auftrieb vom Volumen (*nur* das Voumen der Luft, da duennwandig) abhaengt. Kannst du den Auftrieb formal ausdruecken?
3. was ist die Bedingung daufer, dass ein Koerper schwimmt?
Daraus solltest du was basteln koennen.  |
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McFleury
Anmeldungsdatum: 29.04.2013
Beiträge: 49
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| McFleury Verfasst am: 22. Jun 2013 11:17 Titel: |
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| Hans Brix hat Folgendes geschrieben: | | Die Duennwandigkeit hat genau wie der dritte Apfel keinen Einfluss |
Ja eben, steht ja in der Aufgabenstellung, dass es vernachlässigt werden soll.
| Hans Brix hat Folgendes geschrieben: |
Also:
1: dir ist klar, dass das Volumen mit steigender Tiefe abnimmt. Kannst du das formal ausdruecken?
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das ist mir nicht so klar 
| Hans Brix hat Folgendes geschrieben: |
2: dir ist klar, dass der Auftrieb vom Volumen (*nur* das Voumen der Luft, da duennwandig) abhaengt. Kannst du den Auftrieb formal ausdruecken?
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Der dynamische Auftrieb ist die Kraftkomponente senkrecht zur Strömungsrichtung.
| Hans Brix hat Folgendes geschrieben: |
3. was ist die Bedingung daufer, dass ein Koerper schwimmt?
Daraus solltest du was basteln koennen. |
Naja das der Körper so viel Auftrieb bzw. Dichte hat, dass er nicht sinkt  |
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Hans Brix
Anmeldungsdatum: 30.04.2013
Beiträge: 55
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| Hans Brix Verfasst am: 22. Jun 2013 12:08 Titel: |
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hmm, da liegt tatsaechlich noch einiges im Argen...
zu pV = const: die Gleichung besagt. dass pV fuer das im Hohlzylinder eingeschlossene Volumen immer den gleichen Wert hat.
Wenn die Unterkante des Zylinders grade die Oberflaeche des Wassers beruehrt, hast du p (Normaldruck) und V (Volumen des Hohlzylinders) und kannst damit die Konstante ausrechnen.
Zum Auftrieb: wie kommst du auf dynamisch? Wo lernst du grade den ganzen Kram? Hier ist jedenfalls nur der statische Auftrieb relevant (nehme ich mal stark an), und dann wird auch das Volumen (der Luft) interessant. |
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McFleury
Anmeldungsdatum: 29.04.2013
Beiträge: 49
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| McFleury Verfasst am: 23. Jun 2013 00:46 Titel: |
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| Hans Brix hat Folgendes geschrieben: |
zu pV = const: die Gleichung besagt. dass pV fuer das im Hohlzylinder eingeschlossene Volumen immer den gleichen Wert hat.
Wenn die Unterkante des Zylinders grade die Oberflaeche des Wassers beruehrt, hast du p (Normaldruck) und V (Volumen des Hohlzylinders) und kannst damit die Konstante ausrechnen. |
Irgendwie tue ich mich trotz deiner guten Erklärung schwer die Konstante zu berechnen
| Hans Brix hat Folgendes geschrieben: |
Zum Auftrieb: wie kommst du auf dynamisch? Wo lernst du grade den ganzen Kram? Hier ist jedenfalls nur der statische Auftrieb relevant (nehme ich mal stark an), und dann wird auch das Volumen (der Luft) interessant. |
Der statische Auftrieb entspricht der Gewichtskraft des verdrängten Fluids. Auf einen Körper, der in ein Fluid mit der Dichte  getaucht ist, wirkt also eine Auftriebskraft  mit dem Betrag:
Dabei ist  das vom Körper verdrängte Volumen des Fluids. Das Produkt  ist die Masse des vom Körper verdrängten Fluids. Und  ist ihre Gewichtskraft.
Hm |
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Hans Brix
Anmeldungsdatum: 30.04.2013
Beiträge: 55
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| Hans Brix Verfasst am: 23. Jun 2013 14:42 Titel: |
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Bestimmung der Konstanten:
^2 \cdot\pi\cdot 0,1 \text{m} = \frac{\pi}{400} \text{Nm})
Druck in bestimmter Tiefe:
 = p_0 + \varrho \cdot g \cdot h = 10\frac{\text{N}}{\text{m}^2}+\frac{1000 \text{kg}}{1 \text{m}^3} \cdot 9,81 \frac{\text{N}}{\text{kg}} \cdot h
<br />
)
Daraus das Volumen in bestimmter Tiefe:
\cdot V(h) = c = \frac{\pi}{400} \text{Nm} \Rightarrow V(h) = \frac{c}{p(h)} = \frac{\pi\text{Nm}}{400 \cdot (10\frac{\text{N}}{\text{m}^2}+\frac{1000 \text{kg}}{1 \text{m}^3} \cdot 9,81 \frac{\text{N}}{\text{kg}} \cdot h)} = \frac{\pi}{400}\frac{1}{(10\frac{1}{\text{m}^3}+981 \frac{1}{\text{m}^4} \cdot h)} )
Die Formel fuer die Auftriebskraft hast du schon selbst hingeschrieben, die fuer die Gewichtskraft schaffst du auch selbst |
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enton
Gast
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| enton Verfasst am: 24. Jun 2013 21:11 Titel: |
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hat jemand eine idee bezüglich nr 4? wie muss man denn atmen? |
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enton
Gast
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| enton Verfasst am: 24. Jun 2013 22:14 Titel: |
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kann es übrigens sein, dass du oben bei der konstant für p0 falsch eingesetzt hast? müsste es nicht 10^5 Pa sein? |
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