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vst95
Anmeldungsdatum: 03.12.2016
Beiträge: 29
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 vst95 Verfasst am: 25. März 2017 11:47 Titel: Hydromechanik: Körpergewicht im Wasser |
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Guten Tag!
Ich stehe in der Hydromechanik vor folgender Aufgabenstellung:
Ein Körper wiegt im Wasser drei mal weniger als in der Luft. Finden Sie die Dichte des Körpers.
Ich habe dazu auch die richtige Lösung und den Lösungsweg, aber ich verstehe das leider nicht.
Es wurde so gerechnet:
Zuerst die Kräftebilanz: N + F_A - mg = 0
-> N=1/3mg
Dann einsetzen: 1/3mg + F_A - mg = 0
F_A=2/3mg
rho_W * g * V = 2/3 * rho _K * V * g
rho_K=1500kg/m^3
F_A:Auftriebskraft
rho_W: Dichte von Wasser
rho_K: Dichte des Körpers
Ich verstehe den Schritt N=1/3mg nicht, da geht mir den Knopf irgendwie nicht auf. Nach meinem Verständnis ist m im Wasser ja allgemein drei mal kleiner als in der Luft und da müsste man auch bei der Gewichtskraft die Masse mal 1/3 nehmen und nicht nur bei der Normalkraft. Wodurch die Rechnung aber nicht lösbar ist. Kann mir jemand erklären wieso das so ist?
Vielen Dank im Voraus!
LG |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 25. März 2017 12:00 Titel: |
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| vst95 hat Folgendes geschrieben: | | ... und da müsste man auch bei der Gewichtskraft die Masse mal 1/3 nehmen und nicht nur bei der Normalkraft. |
In welche Richtung wirkt die Gewichtskraft, in welche die Normalkraft? Wie unterscheiden sich deshalb Gewichts- und Normalkraft? |
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vst95
Anmeldungsdatum: 03.12.2016
Beiträge: 29
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| vst95 Verfasst am: 25. März 2017 12:03 Titel: |
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Die Gewichtskraft wirkt vom Körper Richtung Boden und die Normalkraft vom Boden auf den Körper. |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 25. März 2017 12:08 Titel: |
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| vst95 hat Folgendes geschrieben: | | Die Gewichtskraft wirkt vom Körper Richtung Boden und die Normalkraft vom Boden auf den Körper. |
Und wie unterscheiden sie sich? Wie sieht es beispielsweise mit den Beträgen aus? |
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
Beiträge: 5789
Wohnort: Heidelberg
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| as_string Verfasst am: 25. März 2017 12:22 Titel: Re: Hydromechanik: Körpergewicht im Wasser |
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| vst95 hat Folgendes geschrieben: | | Nach meinem Verständnis ist m im Wasser ja allgemein drei mal kleiner als in der Luft |
Da hast Du etwas falsch verstanden! Die Masse bleibt da immer gleich. Auf die Masse wirkt auch immer dieselbe Schwerkraft, so lange sie auf der Erde ist zumindest.
Nur wirken auch noch andere Kräfte auf diese Masse, wenn sie unter Wasser ist, nämlich die Auftriebskraft.
Als "Gewicht" wird hier die Kraft bezeichnet, die letztlich noch auf den Boden wirkt von der Masse aus. Das ist eine wie ich finde nicht ganz eindeutige oder mE sogar falsche Verwendung des Begriffes "Gewicht", weil die "Gewichtskraft" sich durch den Auftrieb nach meinem Wortverständnis eben nicht verändert. Aber wenn man die Masse auf eine Waage legen würde, würde diese natürlich trotzdem weniger anzeigen...
Wie auch immer man "Gewicht" definiert oder "wiegen", auf jeden Fall wird sich hier die Masse nicht verändern.
Gruß
Marco |
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vst95
Anmeldungsdatum: 03.12.2016
Beiträge: 29
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| vst95 Verfasst am: 25. März 2017 12:25 Titel: |
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Sie wirken immer genau entgegengesetzt. Die Beträge sind nur dann gleich wenn es nicht mehr Kräfte als die beiden in einem System gibt. In diesem Fall muss man aber die Auftriebskraft auch miteinbeziehen und daher müssen sie hier verschieden sein.
Also die Gewichtskraft ist ja immer gleich, egal ob im Wasser oder in der Luft... Die Auftriebskraft hat auch einen fixen Wert durch feststehende Parameter. Also um die Annahme in der Fragestellung zu bestätigen kann man nur N "modifizieren". Und wenn man N=1/3mg setzt kommt man dazu, dass 2/3 von mg auf die Auftriebskraft entfallen und dieser Anteil nicht mehr als Gewicht wertbar ist. Dadurch wiegt der Körper im Wasser drei mal weniger.
Ist das richtig? |
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vst95
Anmeldungsdatum: 03.12.2016
Beiträge: 29
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| vst95 Verfasst am: 25. März 2017 12:33 Titel: Re: Hydromechanik: Körpergewicht im Wasser |
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| as_string hat Folgendes geschrieben: |
Die Masse bleibt da immer gleich. Auf die Masse wirkt auch immer dieselbe Schwerkraft, so lange sie auf der Erde ist zumindest.
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Stimmt, das hätte ich eigentlich wissen müssen! Vielen Dank!!
Ist dann meine weitere Annahme richtig?
LG |
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
Beiträge: 5789
Wohnort: Heidelberg
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| as_string Verfasst am: 25. März 2017 12:52 Titel: |
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Ich weiß nicht sicher, ob Du die Aufgabe richtig verstehst und ich glaube, dass da das Problem liegt. Ich probiere sie einfach mal umzuformulieren:
Eine Masse m, die sich in Luft befindet und auf einem Tisch liegt, übt auf diesen eine dreimal so große Kraft aus, wie wenn er in einem mit Wasser gefüllten Aquarium auf dessen Boden ausüben würde, wenn er im Wasser komplett untergetaucht ist. Wie groß ist m?
Gruß
Marco |
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vst95
Anmeldungsdatum: 03.12.2016
Beiträge: 29
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| vst95 Verfasst am: 25. März 2017 16:24 Titel: |
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Jetzt habe ich es begriffen! Vielen, vielen Dank!!
Bin völlig auf der Leitung gestanden...
LG |
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autor237
Anmeldungsdatum: 31.08.2016
Beiträge: 509
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vst95
Anmeldungsdatum: 03.12.2016
Beiträge: 29
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| vst95 Verfasst am: 25. März 2017 20:18 Titel: |
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Das ist wirklich eine tolle Erklärung für das Gewicht. Danke!! |
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as_string
Moderator
Anmeldungsdatum: 09.12.2005
Beiträge: 5789
Wohnort: Heidelberg
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| as_string Verfasst am: 26. März 2017 11:15 Titel: |
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Hallo!
wahrscheinlich ist das mit dem Gewicht schon so zu verstehen, wie Du es sagst. Aber zumnindest beim Thema "Auftrieb" finde ich das schon ziemlich problematisch muss ich sagen: Eigentlich übt eine Masse dann ja schon Kräfte auf umliegende Materie aus, nämlich auf die einzelnen Moleküle des umgebenden Mediums, sei es eine Flüssigkeit wie Wasser hier oder auch ein Gas wie in der Luft. Wenn eine Masse im Vakuum auf einer Oberfläche liegt, dann wirkt ihre gesamte Schwerkraft auf die Oberfläche, wenn noch ein Medium drum rum ist, dann wirkt ein Teil auf das Medium (was dann auch wieder eine Kraft auf die Oberfläche ausübt). Ich finde diese Unterscheidung ziemlich künstlich.
Dass man die Scheinkräfte bei Beschleunigungen mit der Schwerkraft zusammen rechnet kann ich noch eher verstehen, besonders wenn man die Schwerkraft auch als eine Art von Scheinkraft auffasst, wie in der ART.
Gruß
Marco |
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8584
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| jh8979 Verfasst am: 26. März 2017 11:30 Titel: |
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| autor237 hat Folgendes geschrieben: | Ja, in vielen Lehrbüchern ist das Gewicht = Schwerkraft =mg. Meiner Meinung nach ist es aber sinnvoll Gewicht so zu verstehen, wie von mir unter:
https://www.physikerboard.de/htopic,50103,.html
beschrieben. |
Das ist zum Glück keine Meinungssache.
Gewicht = Gewichtskraft = Schwerkraft = mg (auf der Erdoberfläche) = 90%*mg (auf der ISS) |
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autor237
Anmeldungsdatum: 31.08.2016
Beiträge: 509
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| autor237 Verfasst am: 26. März 2017 12:49 Titel: |
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@jh8979
Wie gesagt, viele Autoren von Lehrbüchern haben sich auf diese Definition geeinigt. Wobei ich nicht verstehe warum man dann vier Bezeichnungen für ein und das selbe gebraucht (Gewicht, Gewichtskraft, Schwerkraft, Gravitationskraft). Dann soll man doch gleich von Schwerkraft sprechen.
Einen Konsens was unter Gewicht zu verstehen ist, gibt es aber nicht. Es gib auch seriöse Vertreter, die es wie ich sehen. Hier man ein Beispiel:
http://www.didaktik.physik.uni-muenchen.de/archiv/inhalt_materialien/mikrogravitation/mikrogravitation.pdf
ab Seite 8 wird das Thema angesprochen |
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8584
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| jh8979 Verfasst am: 26. März 2017 13:02 Titel: |
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| autor237 hat Folgendes geschrieben: | @jh8979
Wie gesagt, viele Autoren von Lehrbüchern haben sich auf diese Definition geeinigt. |
Richtig. Deswegen ist es problematisch hier mit einer "Privatdefinition" weitermachen zu wollen.
| Zitat: | Wobei ich nicht verstehe warum man dann vier Bezeichnungen für ein und das selbe gebraucht (Gewicht, Gewichtskraft, Schwerkraft, Gravitationskraft). Dann soll man doch gleich von Schwerkraft sprechen.
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Ja.
Eine Arbeit für das erste Staatsexamen ist jetzt nichts was mich überzeugen würde. Erst recht nicht, wenn dort steht:
"Deshalb soll im Folgenden der Begriff Mikrogravitation oder „Gewichtslosigkeit“ im Sinne von „man kann mit einer Waage kein, oder fast kein Gewicht messen“ verwendet werden.[6]
...
[6] Dr. Richard Bräucker, DLR, Persönliche Mitteilung, Februar 2006"
PS: Nur so nebenbei, der dort verwendete Begriff "Mikrogravitation" ist auch ziemlich problematisch, wenn man drüber nachdenkt (auch wenn dieser von allen gleich benutzt wird). |
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autor237
Anmeldungsdatum: 31.08.2016
Beiträge: 509
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8584
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| jh8979 Verfasst am: 26. März 2017 16:53 Titel: |
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Also, ich finde es nicht besonders sinnvoll und hilfreich, bei physikalischen Fragen den Duden um Rat zu fragen. Dort steht auch
"Schwerkraft, die
1. Gravitation, Gravitationskraft
...
2. auf jeden im Bereich der Gravitation eines Himmelskörpers, besonders der Erde, befindlichen Körper wirkende Kraft, die sich aus der Gravitationskraft des Himmelskörpers und der durch dessen Rotation bewirkten Zentrifugalkraft zusammensetzt"
http://www.duden.de/rechtschreibung/Schwerkraft
... aber kann ja jeder machen wie er will... |
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