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Nachricht |
Klauspeter3
Anmeldungsdatum: 05.11.2022
Beiträge: 1
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 Klauspeter3 Verfasst am: 05. Nov 2022 20:14 Titel: Korken in Wassereimer |
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Meine Frage:
Ein mit Wasser gefüllter Eimer ist an einem Seil aufgehängt. In dem Eimer befindet sich ein Korken, der mit einem Faden am Boden des Eimers befestigt ist. Wenn der Faden durchtrennt wird, steigt der Korken an die Wasseroberfläche. Wird das Seil am Eimer durchtrennt, fällt dieser mit Inhalt nach unten. Wie bewegt sich der Korken relativ zu dem Eimer, unmittelbar nach dem das Seil und der Faden gleichzeitig durchtrennt worden sind ?
Meine Ideen:
Entweder steigt der Korken durch die Trägheit schneller zur Wasseroberfläche oder er steigt genauso schnell wie davor ... Es kann auch sein, das er in Ruhe bleibt oder zum Boden des Eimers sinkt. |
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Myon
Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5870
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| Myon Verfasst am: 05. Nov 2022 20:59 Titel: |
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Naja, also zum Boden des Eimers wird der Korken wohl nicht sinken. Das Ganze ist auch nicht ganz einfach, denn man muss die Situation ja in einem beschleunigten System betrachten.
Wenn der Eimer mit dem Wasser sich in freiem Fall befindet, gibt es dann im Wasser überhaupt noch einen Druckgradienten? |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5043
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| DrStupid Verfasst am: 05. Nov 2022 21:33 Titel: |
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| Myon hat Folgendes geschrieben: | | Wenn der Eimer mit dem Wasser sich in freiem Fall befindet, gibt es dann im Wasser überhaupt noch einen Druckgradienten? |
Woher sollte der kommen? |
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Myon
Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5870
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| Myon Verfasst am: 05. Nov 2022 22:17 Titel: |
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| DrStupid hat Folgendes geschrieben: | | Woher sollte der kommen? |
Darauf zielte der Hinweis ab ;-) |
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Aruna
Anmeldungsdatum: 28.07.2021
Beiträge: 795
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| Aruna Verfasst am: 06. Nov 2022 03:48 Titel: |
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| Myon hat Folgendes geschrieben: |
Wenn der Eimer mit dem Wasser sich in freiem Fall befindet, gibt es dann im Wasser überhaupt noch einen Druckgradienten? |
Befindet sich das gesamte Wasser des Eimers unmittelbar nach dem Durchschneiden des Seils im freien Fall? |
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Myon
Anmeldungsdatum: 04.12.2013
Beiträge: 5870
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| Myon Verfasst am: 06. Nov 2022 08:10 Titel: |
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| Aruna hat Folgendes geschrieben: | | Befindet sich das gesamte Wasser des Eimers unmittelbar nach dem Durchschneiden des Seils im freien Fall? |
Naja, ich würde sagen, unmittelbar nach dem Durchschneiden des Seils, welches den Eimer hält, befindet sich das Wasser nicht mehr in einem Gleichgewicht. Auf die unterste Wasserschicht wirkt nicht mehr die Normalkraft des Eimerbodens, aber noch die Gewichtskraft des darüberliegenden Wassers. Auf diese Weise pflanzt sich im Wasser eine Druckwelle von unten nach oben fort. |
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5866
Wohnort: jwd
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| Mathefix Verfasst am: 06. Nov 2022 12:50 Titel: |
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Im Vakuum herrscht beim freien Fall Schwerelosigkeit. Gewichtskraft und Beschleunigungskraft heben sich auf. Der Korken verbleibt in seiner Position.
Irre ich mich? |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5043
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| DrStupid Verfasst am: 06. Nov 2022 13:58 Titel: |
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| Mathefix hat Folgendes geschrieben: | | Im Vakuum herrscht beim freien Fall Schwerelosigkeit. Gewichtskraft und Beschleunigungskraft heben sich auf. Der Korken verbleibt in seiner Position. |
Ja, wenn man das Wasser näherungsweise als inkompressibel ansieht. Ansonsten pendelt der Korken noch für kurze Zeit um die Ruhelage (siehe letzte Antwort von Myon). |
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5866
Wohnort: jwd
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| Mathefix Verfasst am: 07. Nov 2022 14:48 Titel: |
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| DrStupid hat Folgendes geschrieben: | | Mathefix hat Folgendes geschrieben: | | Im Vakuum herrscht beim freien Fall Schwerelosigkeit. Gewichtskraft und Beschleunigungskraft heben sich auf. Der Korken verbleibt in seiner Position. |
Ja, wenn man das Wasser näherungsweise als inkompressibel ansieht. Ansonsten pendelt der Korken noch für kurze Zeit um die Ruhelage (siehe letzte Antwort von Myon). |
@DrStupid
Muss ich mir das so vorstellen? Die Wassermasse im Eimer wird instantan auf g beschleunigt. Die Beschleunigungskraft erzeugt. ausgehend von Eimerboden eine Druckwelle, die mit Schallgeschwindigkeit_Wasser das Wasservolumen durchläuft und dadurch die Volumenelemente komprimiert. Ist g erreicht,tritt Dekompression ein. Diese Bewegung der Volumenelemente bringt den Korken zum oszillieren bis er durch Reibung zum Stillstand kommt. |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5043
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| DrStupid Verfasst am: 07. Nov 2022 15:33 Titel: |
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| Mathefix hat Folgendes geschrieben: | | Muss ich mir das so vorstellen? Die Wassermasse im Eimer wird instantan auf g beschleunigt. |
Wenn man die Kompressibilität berücksichtigt, dann passiert nichts instantan. Der am Seil hängende Eimer ist gestreckt und das Wasser darin gestaucht. Wenn das Seil durchgeschnitten wird, dann zieht sich der Eimer zusammen. Diese Deformation breiten sich mit Schallgeschwindigkeit von oben nach unten aus. Wenn diese Welle den Boden erreicht, dann kann er dem Druck des Wassers nach unten ausweichen. Diese Druckentlastung breitet sich im Wasser mit Schallgeschwindigkeit von unten nach oben aus. An der Wasseroberfläche wird die Welle reflektiert. So kann sie ein paar mal hin und her pendeln und immer wenn sie am Korken vorbei kommt, zappelt der im Schwerpunktsystem ein wenig hoch und runter. Weil auch der Eimer schwingen kann, ist das Ganze nicht trivial. |
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5866
Wohnort: jwd
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| Mathefix Verfasst am: 07. Nov 2022 15:52 Titel: |
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Danke! |
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5866
Wohnort: jwd
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| Mathefix Verfasst am: 07. Nov 2022 15:52 Titel: |
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Danke! |
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seppp
Anmeldungsdatum: 10.04.2014
Beiträge: 23
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| seppp Verfasst am: 11. Nov 2022 11:27 Titel: Re: Korken in Wassereimer |
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[quote="Klauspeter3"][b]Meine Frage:[/b]
Wird das Seil am Eimer durchtrennt, fällt dieser mit Inhalt nach unten. Wie bewegt sich der Korken relativ zu dem Eimer, unmittelbar nach dem das Seil und der Faden gleichzeitig durchtrennt worden sind ?
Idee: Wenn Eimer u Kork im freien Fall sind, dann wird Eimer u Korken aus der Sicht des daneben stehenden Eimerbesitzers  beschleunigt, aber aus Sicht des Eimers u des Korkens - und danach wird ja gefragt - findet keine Beschleunigung mehr statt. Beide schwerelos. Was passiert mit einem Menschen in der Schwerelosigkeit der Raumstation also umgeben von "leichterer" Luft: nix. Umgeben von einem Wassermantel statt Luft: nix. In einem "superschweren" Bleibad in 10 m Tiefe tauchend (extremer Druck - normalerweise): nix.
Es wirken keine Kräfte auf ihn, also gibt es keine Beschleunigung also keine Bewegung(sänderung). Der Taucher und der Korken bleibt wo er ist - auch unmittelbar nach dem Durchtrennen von Seil u Schnur - am Boden.
(Mikrobewegungen, Kompressionswellen, Schwerewellen, Feinzustände usw vermute ich, spielen keinerlei Rolle für die prinzipielle Betrachtung der Vorgänge). |
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Mathefix
Anmeldungsdatum: 05.08.2015
Beiträge: 5866
Wohnort: jwd
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| Mathefix Verfasst am: 11. Nov 2022 12:07 Titel: Re: Korken in Wassereimer |
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[quote="seppp"] | Klauspeter3 hat Folgendes geschrieben: | Meine Frage:
Es wirken keine Kräfte auf ihn, also gibt es keine Beschleunigung also keine Bewegung(sänderung). Der Taucher und der Korken bleibt wo er ist - auch unmittelbar nach dem Durchtrennen von Seil u Schnur - am Boden.
(Mikrobewegungen, Kompressionswellen, Schwerewellen, Feinzustände usw vermute ich, spielen keinerlei Rolle für die prinzipielle Betrachtung der Vorgänge). |
DrStupid hat es doch gut erklärt. Im Ruhezustand ist der Eimer durch die Gewichtskraft des Wassers und das Eigengewicht gedehnt. Das Wasservolumen ist komprimiert.
Durch die Schwerelosigkeit nach Durchtrennen des Seils werden Dehnung und Kompression aufgehoben. Dadurch entsteht eine Druckwelle, die den Korken bewegt. |
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seppp
Anmeldungsdatum: 10.04.2014
Beiträge: 23
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| seppp Verfasst am: 12. Nov 2022 01:14 Titel: Re: Korken in Wassereimer |
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[quote="Mathefix"][quote="seppp"][quote="Klauspeter3"][b]Meine Frage:[/b]
DrStupid hat es doch gut erklärt. Im Ruhezustand ist der Eimer durch die Gewichtskraft des Wassers und das Eigengewicht gedehnt. Das Wasservolumen ist komprimiert.
Durch die Schwerelosigkeit nach Durchtrennen des Seils werden Dehnung und Kompression aufgehoben. Dadurch entsteht eine Druckwelle, die den Korken bewegt.[/quote]
Klar, Supererklärung von DrStupid...
Aber war nicht die Frage die: "Wie bewegt sich der Korken relativ zu dem Eimer, unmittelbar nach dem das Seil und der Faden gleichzeitig durchtrennt worden sind ? " |
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DrStupid
Anmeldungsdatum: 07.10.2009
Beiträge: 5043
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| DrStupid Verfasst am: 12. Nov 2022 10:32 Titel: Re: Korken in Wassereimer |
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| seppp hat Folgendes geschrieben: | | Aber war nicht die Frage die: "Wie bewegt sich der Korken relativ zu dem Eimer, unmittelbar nach dem das Seil und der Faden gleichzeitig durchtrennt worden sind ? " |
Und die Antwort lautet: Der Korken bewegt sich nach oben, bis die Druckwelle bei ihm ankommt. Danach wird es kompliziert. |
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seppp
Anmeldungsdatum: 10.04.2014
Beiträge: 23
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| seppp Verfasst am: 14. Nov 2022 17:40 Titel: Re: Korken in Wassereimer |
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[quote="DrStupid"][quote="seppp"]Aber war nicht die Frage die: "Wie bewegt sich der Korken relativ zu dem Eimer, unmittelbar nach dem das Seil und der Faden gleichzeitig durchtrennt worden sind ? "[/quote]
Und die Antwort lautet: Der Korken bewegt sich nach oben, bis die Druckwelle bei ihm ankommt. Danach wird es kompliziert.[/quote]
Ich habe die Frage so verstanden: Was kann ein Beobachter wahrnehmen nach dem Durchtrennen der Fäden? Von Druckwellen, Stauchungen und komplexen Vorgängen ist da noch keine Rede.
Druckwellen und deren Reflexion können vielleicht die beobachtbaren Vorgänge begründen, aber zuerst kommt die banale Beobachtung, wie: steigt der Kork während des Falles nach oben, bleibt er wo er ist also am Boden etc. |
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