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Physik Hydrostatik

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Coach
Samy89
Beigetreten: 18.06.2007
Oldschool Grinder

servus,bin bei der Aufgabe am verzweifeln...

Sie tauchen einen nach unten offenen,dünnwandigen Hohlzylinder m = 100g mit r = 5 cm und der Höhe 10 cm ins Wasser. Nehmen Sie an,dass für die Luft im Zylinder pV = const. gilt.
Ab welcher Tiefe beginnt der Zylinder von selbst weiterzusinken? (Außendruck po = 10^5) Pa

Nunja,also die Masse der Luft im Zylinder beträgt 0,00942 kg.
Nun addiert man mL und mZ miteinander * g * p(Körper) = F = p(Fluid) * verdrängtes Volumen * g. und das sollte ja auch die Auftriebskraft seien. Wenn wir den Zylinder nun immer weiter senken,wird das Volumen immer kleiner,die dichte der Luft aber immer größer -> p*v = const.
Wie löse ich es aber nun nach h auf?
Zudem: Ist es nicht so,dass ab dem Punkt,an dem der Zylinder schwerer ist als das wasser,wenn beide das selbe Volumen einnehmen dürfen,er dann anfängt zu sinken?

lg
Chris


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9 Antworten
Samy89 Themenstarter
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Samy89
Beigetreten: 18.06.2007
Oldschool Grinder
KittenKaboodle
Beigetreten: 29.01.2006
Elite Grinder

Was darf über das Wasser angenommen werden? Dichte=1 und inkompressibel?


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Samy89 Themenstarter
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Samy89
Beigetreten: 18.06.2007
Oldschool Grinder

Habs 1 zu 1 zitiert.
Dichte wird std. mäßig 1000kg/m^3 sein,wenn du mit inkompressibel den Wasserdruck meinst,der auf denZylinder mit steigender Tiefe meinst,dann wird der wohl schon berücksiochtigt werden müssen,das er sich verändert,da pV = const.
Mehr Infos stehen aber nicht in der Aufgabe


Antwort
Zitat
KittenKaboodle
Beigetreten: 29.01.2006
Elite Grinder

Mit inkompressibel meine ich, dass sich die Dichte von Wasser mit zunehmenden Druck nicht ändert. Nehmen wir mal an es wäre so.

Die Gesamtmasse von Zylinder+Luft ist 109.42 Gramm (Die Masse der Luft im Zylinder habe ich von Dir übernommen). Wenn also die Luft im Zylinder auf ein Volumen von 109,42cm^3 zusammen gedrückt wird (bezeichnen wir diesen Druck mal als p), verdrängt die Luft genau 109,42 Gramm Wasser und der Zylinder schwebt.
Das Volumen des Zylinders beträgt 785,4 cm^3.
Folglich:
10^5 Pa * 785,4cm^3 = p * 109,42cm^3, also p=7,18*10^5Pa
Eine Wassersäule von 10m Höhe bedeutet einen Druckanstieg von 10^5 Pa. Somit müsste der Zylinder 61,8m ins Wasser eingetaucht werden.


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Samy89 Themenstarter
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Samy89
Beigetreten: 18.06.2007
Oldschool Grinder

danke schonmal für die hilfe.

"Eine Wassersäule von 10m Höhe bedeutet einen Druckanstieg von 10^5 Pa"

Woher hast du das denn? und wo setzt du h ein.

lg
chris


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KittenKaboodle
Beigetreten: 29.01.2006
Elite Grinder

Wiki: Pascal
1Pa=1N/m^2, also 10^5Pa=10^5N/m^2.
10^5N entspricht etwa 10 Tonnen Wasser im Schwerefeld der Erde (kannst es ja auch genauer mit g=9.81m/sek^2 rechnen). Da 1m^3 Wasser 1 Tonne Masse hat, muss man 10 mal 1m^3 übereinander stapeln.


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Samy89 Themenstarter
Coach
Samy89
Beigetreten: 18.06.2007
Oldschool Grinder
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@KittenKaboodle: Wenn ich das richtig sehe, fehlt bei dir noch der Luftdruck po bei der Berechnung des Drucks unter Wasser. Der Gesamtdruck unter Wasser ist pw= po+Dichte(wasser)*g*x (x ist Eintauchtiefe).

Außerdem muss man noch beachten: Die Eintauchtiefe gibt normalerweise entweder die Entfernung von der Wasseroberfläche bis zum Ende [oder bis zum Beginn des] Zylinders an. Da das Wasser aber im Zylinder eine gewisse Höhe hat wird der Druck an der Stelle berechnet an der das Wasser steht. Also wenn das Wasser d cm hoch im Zylinder steht herscht bei Eintauchtiefe e ein Druck der Tiefe (e-d) [bzw e+d].


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KittenKaboodle
Beigetreten: 29.01.2006
Elite Grinder

Den Luftdruck hab ich doch schon einberechnet, deswegen sind es ja 61,8 Meter und nicht 71,8 Meter.

Was die andere Sache angeht hast Du prinzipiell Recht, da es aber eh eine gerundete Rechnung ist, kam es mir auf diesen kleinen Effekt nicht an (sind ja weniger als 10cm).


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