Eine völlig inkompressibel Eisenkugel befindet sich in einem Zylinder. Sie ist halb eingetaucht in Wasser (ebenfalls inkompressibel). Es wird nun Druckluft hineingepumpt, bis der Lufdruck ca. 300 bar erreicht. Wie verhält sich nun die Kugel?
Meiner Meinung nach geschieht nichts, weil der Druck, der von oben und von den Seiten (ausserhalb des Wassers) auf das Wasser wirkt auch von unten auf die Kugel wirkt (heben sich auf):
[ausserhalb d. Wassers] Kraft(Druck)+Schwerkraft=[im Wasser]Kraft(Ursache Druck von Aussen)+Kraft(Schweredruck]
Eine völlig inkompressibel Eisenkugel befindet sich in einem
Zylinder. Sie ist halb eingetaucht in Wasser (ebenfalls
inkompressibel). Es wird nun Druckluft hineingepumpt, bis der
Lufdruck ca. 300 bar erreicht. Wie verhält sich nun die Kugel?
Meiner Meinung nach geschieht nichts, weil der Druck, der von
oben und von den Seiten (ausserhalb des Wassers) auf das
Wasser wirkt auch von unten auf die Kugel wirkt (heben sich
auf):
[ausserhalb d. Wassers] Kraft(Druck)+Schwerkraft=[im
Wasser]Kraft(Ursache Druck von Aussen)+Kraft(Schweredruck]
(Kraft (Schweredruck) natürlich nicht konstant
Liege ich da völlig falsch?
Hallo Phil,
vieleicht nicht völlig falsch, aber falsch. Auch die Druckluft erzeugt einen Auftrieb und zwar umso mehr, je höher der Druck bzw. die Gasdichte ist. Die Kugel wird sich also mit zunehmenden Druck aus dem Wasser heben, und könnte sogar in der Luft schweben, wenn sie hohl und nicht zu schwer ist. Der Druckunterschied zwischen der Wasseroberfläche und der Oberseite der Kugel ist bei sehr hohem Luftdruck nicht mehr vernachlässigbar.
beruflich habe ich gelegentlich mit der Kalibrierung von Durchflussmessgeräten zu tun. Die wird oft mittels Waagen vorgenommen, in die man durch die Geräte Wasser einfüllt und die angezeigte Masse auf der Waage mit dem angezeigten Wert des Messgerätes vergleicht.
Hierbei gilt es bei sehr genauen Geräten schon zu berücksichtigen, dass das Wasser im Wägebehälter durch die Luft einen Auftrieb erfährt. Eine Waage hat nun einmal keine Ahnung von einer auf ihr liegenden Masse, sondern nur von einer Kraft! ;o)
So zeigt eine Waage, so sie Wasser misst, rund 0,12% zuwenig an (Verhältnis Dichte Wasser zu Dichte Luft).