Fluide
Sinken oder schwimmen
Beobachte die schwere Kugel sinken — ihr Gewicht übersteigt die Auftriebskraft.
Sinken oder schwimmen — interaktive Fluide-Simulation. Beobachte die schwere Kugel sinken — ihr Gewicht übersteigt die Auftriebskraft. Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Negativer Auftrieb
Ein schweres Objekt sinkt, wenn sein Gewicht die maximale Auftriebskraft der Flüssigkeit übersteigt.
Ist die mittlere Dichte des Objekts größer als die der Flüssigkeit, reicht die Auftriebskraft (basierend auf dem vollständig verdrängten Volumen) nie bis zum Gewicht. Die Kugel beschleunigt nach unten.
- F_b = ρ_fluid · V · g
- Sinken: mg > F_b
Untersuchungsbericht
Planen Sie die Frage, bevor Sie das Labor öffnen
Das Briefing entspricht der vorgerenderten Seite: Leitfrage, konkurrierende Vorhersagen, Variablenrollen, maßgebliche Gesetze, Aufbau sowie Analyse- und Erweiterungsaufgaben bleiben sichtbar und in dieser Reihenfolge.
Fahrfrage
Ein Senkkörper aus Metall wird ins Wasser geworfen und bleibt vollständig eingetaucht auf dem Boden liegen. Ändert es, wie stark es untergetaucht ist, wenn es schwerer ist, wenn es vollständig eingetaucht ist?
Vorhersagen zum Abwägen
- Ein schwererer Senkkörper taucht noch stärker unter (über 100 %).
- Es ist bereits vollständig eingetaucht (100 %), sodass keine weitere Masse es noch weiter eintauchen kann.
- Ein schwererer Senkkörper taucht weniger unter, da er schneller absinkt.
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Sinkermasse m (kg)
Was Sie messen:
- Gewicht mg (N)
- Untergetauchter Bruchteil
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie die Preset „Fluid-Sink“ und drücken Sie „Zurücksetzen“. Der Senkkörper fällt durch das Wasser und kommt auf dem Tankboden zur Ruhe.
- Aktivieren Sie die Tauchfraktionssonde am Senkkörper.
- Stellen Sie die Masse des Senkkörpers für jeden Versuch ein, lassen Sie ihn absetzen und notieren Sie den eingetauchten Anteil.
Maßgebende Gleichung
Archimedisches Prinzip (maximal) — F_b = ρ·V·g
Die größte Auftriebskraft, die ein Objekt jemals aufnehmen kann, ist ρ·g·V_full – das Gewicht der Flüssigkeit, die es verdrängen würde, wenn es vollständig untergetaucht wäre. Sobald das Gewicht eines Objekts diese Höchstgrenze überschreitet, sinkt es und bleibt vollständig unter Wasser; Durch Hinzufügen von mehr Masse kann es nicht weiter eingetaucht werden, da es bereits sein gesamtes Volumen verdrängt.
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Berechnen Sie das volle Volumen des Senkkörpers aus seinem Radius (0.4 m) und der maximal möglichen Auftriebskraft ρ·g·V_full unter Verwendung der Wasserdichte 1000 kg/m³. Vergleichen Sie es mit dem Gewicht jedes Versuchs.
- Erklären Sie, warum der untergetauchte Anteil bei 1.0 (100 %) begrenzt bleibt, sobald das Gewicht die maximale Auftriebskraft überschreitet, unabhängig davon, wie viel schwerer das Sinker wird.
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Die maximale Auftriebskraft dieses Senkkörpers beträgt etwa 24.6 N – jede Masse unter etwa 2.5 kg würde stattdessen schwimmen. Vergleichen Sie dies mit dem Fluid-Float-Experiment: Was bestimmt, ob ein Objekt schwimmt oder sinkt?
- Meerwasser ist dichter als Süßwasser. Würde ein Senkkörper, der vollständig in Süßwasser eintaucht, zwangsläufig vollständig in Meerwasser eintauchen? Erklären Sie dies mit der Auftriebskraftformel.
- AP Physics 1 — Unit 8: Fluids
- General High School Physics — Fluids & pressure
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Willkommen bei Sinken im Fluid
- Sinkerkugel auswählen
- Abspielen drücken
- Nach unten sinken
- Inspektor öffnen
- Geschafft!
Öffnen Sie die interaktive Simulation, um die Szene aufzubauen, drücken Sie auf Play und erkunden Sie sie mit Live-Messungen und einem geführten Tutorial.