Quader schwingt in Flüssigkeit

Sternchen_15 · Anmeldungsdatum: 01.05.2017 Beiträge: 1

Meine Frage:
Hi,

ich muss bis morgen eine Frage in Physik beantworten, die dann benotet wird. Leider bin ich gar nicht gut in Physik und bräuchte unbedingt eure Hilfe.

Ein Quader der Masse m und Dichte pQ schwimmt in einer Flüssigkeit der Dichte pF. Die Oberfläche der Flüssigkeit sei groß gegenüber den Massen des Quaders. Wird der Quader leicht in x-Richtung ausgelenkt und dann losgelassenn, beginnt er in der Vertikalen zu schwingen.

a) Zeigen Sie, dass es sich um eine harmonische Schwingung handelt. Berechnen Sie die Schwingungsdauer. Vernachlässigen Sie jeglische Dämpfungseffekte.

Liebe Grüße,

Lisa

Meine Ideen:
Ich habe leider gar keine Ideen oder Ansätze dafür. Es wäre richtig lieb von euch, wenn ich mir helfen könntet!

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Sternchen_16 · Gast

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Stern_15 · Gast

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Mal abgesehen davon, dass Du Zeitmanagement verbessern musst, hast Du meine Frage noch nicht beantwortet, welche Bedingung die Rückstellkraft erfüllen muss, damit es sich um eine harmonische Schwingung handelt. Hättest Du nachgeforscht, wärest Du darauf gekommen, dass die Rückstellkraft proportional der Auslenkung sein muss. Im vorliegenden Fall ist die Rückstellkraft die Auftriebskraft. Ist die proportional zur Eintauchtiefe? Ja? Dann hast Du den ersten Teil der Aufgabe beantwortet.

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5789 Wohnort: Heidelberg

Wobei ich bei solchen Aufgaben ja generell nicht so ganz sicher bin, ob derjenige, der sie stellt da nicht etwas übersieht:
Wenn sich der Quader bewegt muss ja die Flüssigkeit, in der er schwimmt, strömen. Die hat aber zwangsweise ja auch eine Masse, sie muss ja den Quader tragen können. Wenn er schwimmt, muss die Dichte ja sogar größer sein, als die vom Quader.
Nun muss die Masse dieser strömenden Flüssigkeit ja auch entsprechend der Bewegung beschleunigt werden. MMn erhöht sich so die Trägheit des Gesamtsystems deutlich und ist auch noch je nach strömungsform unterschiedlich.
Ich finde es doof, dass darauf nie eingegangen wird.

Gruß
Marco

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

as_string · Moderator Anmeldungsdatum: 09.12.2005 Beiträge: 5789 Wohnort: Heidelberg

Das sind mE keine Dämpfungseffekte. Es ist sogar so, dass Trägheit der Strömung mE sogar gegen das Abbremsen der starren Masse wirken müsste.
Wenn Du z. B. ein U-Boot unger Wasser fährst und musst plötzlich bremsen, dann meine ich, dass das nach wie vor um Dich strömende Wasser Dich immer noch nach vorne drückt, sprich Deine Trägheit erhöht.
Ich meine auch, den Effekt schon beobachtet zu haben: Nimm eine volle Wasserflasche mit ins Schwimmbad oder in die Badewanne oder so. Auchte mal darauf, wie es sich anfühlt, wenn Du sie erst beschleunigst und dann wieder abbremst. Ich bin der Meinung, dass sie sich dann träger anfühlt, als außerhalb des Wassers, und zwar gerade auch beim Bremsen. Es ist also keine Reibung oder so, sondern wirklich die Masse des Wassers, die man mit bewegt.

Oder verstehe ich den Begriff "Dämpfung" falsch und das ist genau damit gemeint?

Gruß
Marco

Brillant · Anmeldungsdatum: 12.02.2013 Beiträge: 1973 Wohnort: Hessen

Mathefix · Anmeldungsdatum: 05.08.2015 Beiträge: 5883 Wohnort: jwd