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DichtesProblem
Gast
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 DichtesProblem Verfasst am: 04. Dez 2013 12:04 Titel: Körper am Kraftmesser |
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Meine Frage:
Hellooo,
ein Körper hängt an einem Kraftmesser, der 10N anzeigt. Nachdem der Körper komplett in ein Wasserbad getaucht wurde, zeigt der Kraftmesser 8N an. Bestimmen Sie die Dichte des Körper's.
Meine Ideen:
Also an sich ist die Aufgabe klar, der Körper taucht in Wasser ein d.h. er wird leichter,weil er durch das Wasser Auftrieb erfährt. Am Boden ist dann das Gewicht vermerkt, also die Waage zeigt dann ein erhöhtes Gewicht an, wenn das Experiment auf einer Wage stände.
Die Dichte ist ja die Masse m eines Körpers geteilt durch sein Volumen V, also  . Aber wie berechne ich die Dichte wenn ich die Masse nicht kenne?
Danke LG Jens |
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7255
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| Steffen Bühler Verfasst am: 04. Dez 2013 12:52 Titel: |
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Wieviel Wasser hat der Körper verdrängt?
Viele Grüße
Steffen |
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planck1858
Anmeldungsdatum: 06.09.2008
Beiträge: 4542
Wohnort: Nrw
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| planck1858 Verfasst am: 04. Dez 2013 14:28 Titel: |
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Hi,
du kannst die Masse über die Auftriebskraft bestimmen.
Das Volumen kann ausgedrückt werden als:
Was stellt man nun also fest?
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Die Naturwissenschaft braucht der Mensch zum Erkennen, den Glauben zum Handeln. (Max Planck)
"I had a slogan. The vacum is empty. It weighs nothing because there's nothing there. (Richard Feynman) |
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Wiktoria
Gast
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| Wiktoria Verfasst am: 04. Dez 2013 16:50 Titel: |
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| planck1858 hat Folgendes geschrieben: | Hi,
du kannst die Masse über die Auftriebskraft bestimmen.
Das Volumen kann ausgedrückt werden als:
Was stellt man nun also fest? |
Man stellt fest, dass Planck wieder etwas Falsches geschrieben hat. |
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DichtesProblem
Gast
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| DichtesProblem Verfasst am: 04. Dez 2013 17:18 Titel: |
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| Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben: | Wieviel Wasser hat der Körper verdrängt?
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Ich weiss nicht wie ich die Masse bestimmen soll des Körper's, damit kann ich auch nicht sagen wie viel Wasser der Körper verdrängt hat.
Das Volumen ist doch nicht Masse geteilt durch Druck... 
LG Jens |
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7255
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| Steffen Bühler Verfasst am: 04. Dez 2013 17:20 Titel: |
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Doch, Du weißt, wieviel Wasser verdrängt wird.
Denn die Auftriebskraft entspricht der Gewichtskraft des verdrängten Wassers.
Jetzt? |
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DichtesProblem
Gast
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| DichtesProblem Verfasst am: 04. Dez 2013 17:43 Titel: |
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| Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben: |
Denn die Auftriebskraft entspricht der Gewichtskraft des verdrängten Wassers.
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Also der statische Auftrieb entspricht der Gewichtskraft des verdrängten Fluids.
Jetzt sagst du "die Auftriebskraft entspricht der Gewichtskraft des verdrängten Wassers"
Also 
Dann ist ja meine Masse  da ja 
Ich verstehe jedoch nicht wie ich aus dem Kraftmesser die Dichte bestimmen soll
LG Jens |
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stereo
Anmeldungsdatum: 27.10.2008
Beiträge: 402
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| stereo Verfasst am: 04. Dez 2013 18:02 Titel: |
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Du hast Steffens Tip missverstanden. Am besten stellst du mal die Kräftebillanz unter Wasser auf und gibst an, welche Variablen du kennst und welche nicht. |
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PhyMaLehrer
Anmeldungsdatum: 17.10.2010
Beiträge: 1085
Wohnort: Leipzig
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| PhyMaLehrer Verfasst am: 04. Dez 2013 19:10 Titel: |
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Du weißt doch alles Wichtige schon. Jetzt ist ea nur noch ein kleiner Schritt! 
Richtig: Die Auftriebskraft ist gleich dem Gewicht der verdrängten Flüssigkeit.
Wie groß (konkreter Zahlenwert) ist denn die Auftriebskraft? Und um welche Dichte handelt es sich bei diesem  ? (Es sollte besser noch einen Index haben.) Du kennst doch den Wert dieser Dichte?
Wenn du diese drei Fragen beantworten kannst, dann kannst du auch die Gleichung nach V umstellen und erhältst das Volumen des Körpers. (Das ist ja gleich dem Volumen des verdängten Wassers.)
Wenn dir das Gewicht des Körpers (außerhalb des Wassers) bekannt ist, kannst du doch auch seine Masse ermitteln.
Nun hast du Volumen und Masse des Körpers und kannst damit seine Dichte berechnen!  |
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DichtesProblem
Gast
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| DichtesProblem Verfasst am: 05. Dez 2013 10:09 Titel: |
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| PhyMaLehrer hat Folgendes geschrieben: | Du weißt doch alles Wichtige schon. Jetzt ist ea nur noch ein kleiner Schritt!
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Naja wenn man kurze Beine hat können es auch sehr viele sein  
Spaß bei Seite. Aber was ist dann mein Volumen? Um die Auftriebskraft zu berechnen brauche ich das Volumen ja auch und ich sehe nicht was das sein könnte. Mir ist aber eine neue Idee eingefallen.
Die Kraft kenne ich ja: 10N bzw. 8N. und die Beschleunigung müsste dann doch 9,81 m/s^2 sein?
Kann das sein?
LG Jens |
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7255
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| Steffen Bühler Verfasst am: 05. Dez 2013 10:23 Titel: |
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Denk noch mal nach.
Wie groß ist die Auftriebskraft?
Wie ist die Gewichtskraft des verdrängten Wassers?
Wieviel Milliliter Wasser sind es also?
Wie groß ist also das Volumen des Körpers?
Wie groß ist also die Dichte des Körpers?
Jetzt Du. |
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DichtesProblem
Gast
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| DichtesProblem Verfasst am: 05. Dez 2013 10:36 Titel: |
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| Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben: |
Wie groß ist die Auftriebskraft?
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[quote="DichtesProblem"] | Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben: |
Also der statische Auftrieb entspricht der Gewichtskraft des verdrängten Fluids.
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| Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben: |
Wie ist die Gewichtskraft des verdrängten Wassers?
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| Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben: |
Wieviel Milliliter Wasser sind es also?
Wie groß ist also das Volumen des Körpers?
Wie groß ist also die Dichte des Körpers?
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Darauf habe ich keine Antwort. Für mich habe ich folgende Unbekannten:
 und Volumen V.
Und wie es gemeint ist mit der Auftriebskraft ist gleich der Gewichtskraft des verdrängten Wasser, weiß ich auch nicht genau, verstehe ich einfach nicht.
Tut mir leid ich will Euch echt nicht auf die Folter spannen, es nervt mich selbst unheimlich, dass ich dies nicht überwinden kann. -.-
LG Jens |
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7255
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| Steffen Bühler Verfasst am: 05. Dez 2013 10:53 Titel: |
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| DichtesProblem hat Folgendes geschrieben: | | Also der statische Auftrieb entspricht der Gewichtskraft des verdrängten Fluids. |
Genau. Wie groß (in Newton) ist der statische Auftrieb in diesem Fall? |
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DichtesProblem
Gast
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| DichtesProblem Verfasst am: 05. Dez 2013 11:05 Titel: |
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| Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben: |
Wie groß (in Newton) ist der statische Auftrieb in diesem Fall? |
| PhyMaLehrer hat Folgendes geschrieben: |
Wie groß (konkreter Zahlenwert) ist denn die Auftriebskraft? |
Ich weiß das dort ein konkreter Zahlenwert herauskommt, genauso, dass es die Einheit Newton hat, aber meine Frage was das Volumen ist steht mir auf der Stirn
Das bringt mich auf die Palme gerade 
Wie soll ich das denn konkret berechnen?
Das kann ich ja für dort einsetzen
 Aber woher soll ich denn den Wert für das Volumen hernehmen bzw. für die Masse m?
LG Jens |
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
Beiträge: 5789
Wohnort: Heidelberg
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| as_string Verfasst am: 05. Dez 2013 11:15 Titel: |
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| DichtesProblem hat Folgendes geschrieben: | | Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben: |
Wie groß (in Newton) ist der statische Auftrieb in diesem Fall? |
| PhyMaLehrer hat Folgendes geschrieben: |
Wie groß (konkreter Zahlenwert) ist denn die Auftriebskraft? |
Ich weiß das dort ein konkreter Zahlenwert herauskommt, genauso, dass es die Einheit Newton hat, aber meine Frage was das Volumen ist steht mir auf der Stirn |
Nein umgekehrt! Die Kraft ist quasi schon in der Aufgabe gegeben und daraus kannst Du dann das Volumen des Wassers berechnen.
Was glaubst Du, durch was die Kraft auf den Kraftmesser von 10N auf 8N beim Eintauchen verringert wird?
Gruß
Marco |
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DichtesProblem
Gast
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| DichtesProblem Verfasst am: 05. Dez 2013 11:34 Titel: |
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| as_string hat Folgendes geschrieben: |
Nein umgekehrt! Die Kraft ist quasi schon in der Aufgabe gegeben und daraus kannst Du dann das Volumen des Wassers berechnen.
Was glaubst Du, durch was die Kraft auf den Kraftmesser von 10N auf 8N beim Eintauchen verringert wird?
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Ja die Auftriebskraft verringert es.
Also 
und 
Jetzt habe ich das Volumen, aber mir fehlt noch die Masse zur Berechnung der Dichte des Körpers.
LG Jens |
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
Beiträge: 5789
Wohnort: Heidelberg
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| as_string Verfasst am: 05. Dez 2013 11:42 Titel: |
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| DichtesProblem hat Folgendes geschrieben: | | as_string hat Folgendes geschrieben: |
Nein umgekehrt! Die Kraft ist quasi schon in der Aufgabe gegeben und daraus kannst Du dann das Volumen des Wassers berechnen.
Was glaubst Du, durch was die Kraft auf den Kraftmesser von 10N auf 8N beim Eintauchen verringert wird?
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Ja die Auftriebskraft verringert es. |
Genau. Die Auftriebskraft verringert die Kraft, die auf den Kraftmesser wirkt. Wie groß ist denn dann die Auftriebskraft?
Irgendwie glaube ich, Dir ist der Versuchsaufbau noch nicht so richtig klar, oder? Es war irgendwo schon der Hinweis, dass Du doch mal das ganze aufzeichnen sollst und die wirkenden Kräfte auch.
| DichtesProblem hat Folgendes geschrieben: | Also
und
Jetzt habe ich das Volumen, aber mir fehlt noch die Masse zur Berechnung der Dichte des Körpers.
LG Jens |
Das ist doch nicht richtig!
Nochmal zur Aufgabe: Der Körper hängt zuerst frei an einem Kraftmesser, der dann 10N anzeigt. Das ist doch dann logischerweise die Gewichtskraft! Es ist dann ja nicht sooo schwer, die Masse des Körpers auszurechnen aus seiner Gewichtskraft...
Danach tauchst du den Körper in Wasser, der hängt immer noch an dem Kraftmesser, sonst würde er ja komplett untergehen, bis er am Boden von dem Gefäß liegen bleibt.
Der Kraftmesser zeigt jetzt aber nur noch 8N an. Du sagst jetzt selbst, dass das durch den Auftrieb verringert wurde, von 10N auf 8N. Ja wie groß ist denn dann der Auftrieb? Doch weder 10N noch 8N, sondern...?
Gruß
Marco |
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DichtesProblem
Gast
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| DichtesProblem Verfasst am: 05. Dez 2013 11:57 Titel: |
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| as_string hat Folgendes geschrieben: |
Nochmal zur Aufgabe: Der Körper hängt zuerst frei an einem Kraftmesser, der dann 10N anzeigt. Das ist doch dann logischerweise die Gewichtskraft! Es ist dann ja nicht sooo schwer, die Masse des Körpers auszurechnen aus seiner Gewichtskraft...
Danach tauchst du den Körper in Wasser, der hängt immer noch an dem Kraftmesser, sonst würde er ja komplett untergehen, bis er am Boden von dem Gefäß liegen bleibt.
Der Kraftmesser zeigt jetzt aber nur noch 8N an. Du sagst jetzt selbst, dass das durch den Auftrieb verringert wurde, von 10N auf 8N. Ja wie groß ist denn dann der Auftrieb? Doch weder 10N noch 8N, sondern...? |
Da habe ich doch die Masse berechnet, jedoch kein Feedback erhalten dass es auch richtig sei... 
| DichtesProblem hat Folgendes geschrieben: |
Die Kraft kenne ich ja: 10N bzw. 8N. und die Beschleunigung müsste dann doch 9,81 m/s^2 sein?
Kann das sein?
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Aber wie bekomme ich dann das Volumen heraus?
LG Jens |
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
Beiträge: 5789
Wohnort: Heidelberg
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| as_string Verfasst am: 05. Dez 2013 12:01 Titel: |
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Also, die Masse des Körpers ist also klar, immerhin.
Dann fehlt noch das Volumen. Und das bekommst Du eben über den Auftrieb.
Nochmal: Wie groß ist denn jetzt die Auftriebskraft? Gib uns doch einfach diese eine Zahl...
Edit: Hier auch nochmal als Hilfe: Welche Kräfte wirken denn auf den Körper, wenn er noch nicht eingetaucht ist? Welche, wenn er eingetaucht ist?
Gruß
Marco |
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DichtesProblem
Gast
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| DichtesProblem Verfasst am: 05. Dez 2013 12:05 Titel: |
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Ich bemühe mich in erster Linie Euch zu erlösen und dann mich D
Der Auftrieb ist dann die Differenz sprich 2 Newton?
Also  ? Und das nach V auflösen?
LG Jens |
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stereo
Anmeldungsdatum: 27.10.2008
Beiträge: 402
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| stereo Verfasst am: 05. Dez 2013 12:40 Titel: |
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Also du solltest das alles mal konkret aufschreiben, ansonsten wirst du wohl nichts dabei lernen. Es wurde glaube ich schon alles 1000-mal gesagt, aber wiederholen schadet nie.
Am Anfang wird die Kraft außerhalb des Wassers gemessen. Es wirkt nur die Gewichtskraft.
Sobald der Körper im Wasser ist, wirkt ein Auftrieb entgegen der Gewichtskraft, welche sich folgendermaßen berechnet:
Wenn der Körper komplett im Wasser ist, so gleichen sich die Volumina und für die Differenz gilt:
So, den Rest dafst du vollenden.
edit: Bei solchen Aufgaben helfen Indizes ungemein, weil es eben unterschiedliche Dichten gibt.
Zuletzt bearbeitet von stereo am 05. Dez 2013 12:43, insgesamt einmal bearbeitet |
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7255
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| Steffen Bühler Verfasst am: 05. Dez 2013 12:41 Titel: |
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| DichtesProblem hat Folgendes geschrieben: | | Der Auftrieb ist dann die Differenz sprich 2 Newton? |
Bingo.
| DichtesProblem hat Folgendes geschrieben: | | Also ? Und das nach V auflösen? |
Bingo 2. Kennst Du die Dichte von Wasser? |
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DichtesProblem
Gast
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| DichtesProblem Verfasst am: 05. Dez 2013 12:55 Titel: |
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Ja du hast recht Stereo.
Damit bekomme ich die Dichte des Körper heraus mit:
? LG Jens |
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stereo
Anmeldungsdatum: 27.10.2008
Beiträge: 402
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| stereo Verfasst am: 05. Dez 2013 13:00 Titel: |
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| DichtesProblem hat Folgendes geschrieben: | Ja du hast recht Stereo.
Damit bekomme ich die Dichte des Körper heraus mit:
? LG Jens |
Warum die Fragezeichen?  |
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DichtesProblem
Gast
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| DichtesProblem Verfasst am: 05. Dez 2013 13:06 Titel: |
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Ich dachte ich habe mich verrechnet, weil die Dichte mir unheimlich groß vorkam aber nun ja:D
Danke Euch Stereo, Steffen, as_string, planck, phyma und Wiktoria.
Andersrum danke Wiktoria, Stereo, Steffen, planck, phyma und as_string. lady's first
LG Jens |
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7255
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| Steffen Bühler Verfasst am: 05. Dez 2013 13:26 Titel: |
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| DichtesProblem hat Folgendes geschrieben: | | Ich dachte ich habe mich verrechnet, weil die Dichte mir unheimlich groß vorkam |
Das ehrt Dich einerseits, weil Du Deine eigenen Ergebnisse kritisch überprüfst.
Andererseits hätte ein kurzer Blick ins Internet genügt, um zu sehen, dass Eisen bereits mit fast 8000 kg/m³ daherkommt. Der Flugzeugwerkstoff Titan, der ja eher als "leicht" angesehen wird, hat dagegen 4500 kg/m³. Dein Ergebnis ist also in der Tat realistisch. Bedenke, wie groß ein Kubikmeter ist.
Viele Grüße
Steffen |
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