Ein Holzklotz und ein Eisenklotz liegen auf einer Balkenwaage. Die Gewichte der beiden Klötze sind gleich, so daß sich die Waage exakt im Gleichgewicht befindet. Die Waage steht unter einer Glaskuppel, aus der die Luft abgesaugt werden kann. Wird nun ein Vakuum gezogen, neigt sich die Balkenwaage.
1.) Welche Seite, Holz oder Eisen, scheint schwerer geworden zu sein?
2.) Warum gerät die Waage durch das Evakuieren aus dem Gleichgewicht?
3.) Wieso neigt sich die Seite mit dem ???-klotz nach unten?
Ein Holzklotz und ein Eisenklotz liegen auf einer Balkenwaage.
Die Gewichte der beiden Klötze sind gleich, so daß sich die
Waage exakt im Gleichgewicht befindet.
meiner meinung nach sind an luft entweder die gewichte gleich,
oder die waage befindet sich exakt im gleichgewicht, aber nicht
beides.
Ohne Prüfung neu formuliert
Ein Holzklotz und ein Eisenklotz liegen auf einer Balkenwaage.
Die Waage befindet sich exakt im Gleichgewicht. Die Waage steht unter einer Glaskuppel, aus der die Luft abgesaugt werden kann. Wird nun ein Vakuum gezogen, neigt sich die Balkenwaage.
1.) Welche Seite, Holz oder Eisen, scheint schwerer geworden
zu sein?
2.) Warum gerät die Waage durch das Evakuieren aus dem
Gleichgewicht?
3.) Wieso neigt sich die Seite mit dem ???-klotz nach unten?
1.) Welche Seite, Holz oder Eisen, scheint schwerer geworden
zu sein?
HOLZ !!
2.) Warum gerät die Waage durch das Evakuieren aus dem
Gleichgewicht?
Weil der Auftrieb in Luft weg ist !
3.) Wieso neigt sich die Seite mit dem ???-klotz nach unten?
Wenn an einer Balkenwaage nicht an beiden Seiten die gleichen Kräfte (Betrag und Richtung) angreifen, neigt sich die Waage auf der Seite, wo die resultirende Kraft nach unten betragsmäßig am größten ist
Ein Holzklotz und ein Eisenklotz liegen auf einer Balkenwaage.
Die Gewichte der beiden Klötze sind gleich, so daß sich die
Waage exakt im Gleichgewicht befindet. Die Waage steht unter
einer Glaskuppel, aus der die Luft abgesaugt werden kann. Wird
nun ein Vakuum gezogen, neigt sich die Balkenwaage.
1.) Welche Seite, Holz oder Eisen, scheint schwerer geworden
zu sein?
Die Holzseite
2.) Warum gerät die Waage durch das Evakuieren aus dem
Gleichgewicht?
Weil der unterschiedliche Auftrieb der Klötze nach dem evakuieren wegfällt. Vorher, in der Luft, wurde das durch die unterschiedliche Gewichtskraft kompensiert.
3.) Wieso neigt sich die Seite mit dem ???-klotz nach unten?
Ich gehe mal davon aus, daß der Eisenklotz massiv ist und von daher auch wesentlich kleiner als der Holzklotz. Jeder Klotz erfährt einen Auftrieb, der dem Gewicht der verdrängten Luft entspricht. Der Auftrieb des Holzklotzes ist dementsprechend wesentlich größer und er muß geringfügig schwerer sein um das in der „Luftmessung“ auszugleichen. Bei der Vakuummessung fehlen die Auftriebe und der schwerere Holzklotz geht nach unten.
der sinn dieser bemerkung ist dunkel und unklar. erstens ist das trivial, zweitens im gegenständlichen fall irrelevant weil nie jemand was von massen gesagt hat und drittens wurscht, weil die selbe erde an den beiden klötzen zieht.
man könnte daher auch sagen: es geht nicht, daß an luft beide werkstücke die selbe masse haben und das die waage im gleichgewicht ist. bei selber masse (und damit selbem gewicht) würde das dichtere eisen nach unten wandern, weil es in der umgebenden luft weniger auftrieb erfährt.
gelöst, hier die Originallösung
Hi jörg, ja du hast es erfasst. *gg*
Der Holz- und Eisenklotz erfahren in der Luft die gleiche Gewichtskraft: Die Balkenwaage befindet sich daher im Gleichgewicht. Weil die beiden Gewichte sich aber in ihrer Größe unterscheiden, hat der Holzklotz bei gleicher Masse ein wesentlich größeres Volumen als der Eisenklotz. Dies ist auch der Grund für den scheinbaren Gewichtsverlust. Denn jeder Gegenstand, der von einem Gas oder einer Flüssigkeit umgeben ist, erfährt einen Auftrieb. Genau wie der Holzklotz im Wasser schwimmen würde, „schwimmt“ er auch im Luft-„Meer“; d.h., er erfährt einen Auftrieb. Die Größe des Auftriebs ist nach dem Archimedischen Prinzip nur abhängig vom Volumen und dem Eigengewicht des Gases bzw. der umgebenden Flüssigkeit. Weil sich bei dem Experiment beide Wägearme im Gas „Luft“ befinden, spielt also nur das Volumen der Gewichte eine Rolle. Der Holzklotz erfährt demnach aufgrund seines größeren Volumens einen stärkeren Auftrieb als der Eisenklotz. Dies hat bei dem hier beschriebenen Experiment zur Folge, daß die Waage sich im Gleichgewicht befindet, solange die Glaskuppel nicht evakuiert ist. Und das, obwohl die beiden Körper gar nicht die gleiche Masse haben: Die Masse des Holzklotzes ist größer als die des Eisenklotzes!
Der Holzklotz erfährt aber einen stärkeren Auftrieb, was seine Masse bei den im Experiment gewählten Dimensionierungen der Klötze exakt ausgleicht. Nimmt man einen Größenunterschied (Volumendifferenz) zwischen Holz- und Eisenklotz von 400 ml an, dann ergibt sich ein Gewichtsunterschied von mehr als einem halben Gramm: Der Holzklotz ist also eigentlich knapp 0,5 Gramm schwerer als der Eisenklotz. Dieser Gewichtsunterschied wird durch den unterschiedlichen Auftrieb ausgeglichen.
Wird nun die Luft unter der Glaskuppel abgesaugt, kann diese Auftriebskraft nicht mehr wirken, so daß die Waage das „echte“ Gewicht anzeigt. Bei exakten Wägungen in der Wissenschaft muß dieses Phänomen berücksichtigt werden.
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