Auftrieb
Auftrieb ist die nach oben gerichtete Kraft, die ein Fluid auf einen eingetauchten Körper ausübt. Sie erklärt, warum manche Objekte schwimmen und andere sinken.
Archimedisches Prinzip
Das archimedische Prinzip besagt, dass der Auftrieb gleich dem Gewicht des verdrängten Fluids ist. Je mehr Fluid ein Objekt verdrängt, desto größer wird die Auftriebskraft.
Schwimmen und Sinken
Ein Objekt schwimmt, wenn der Auftrieb sein Gewicht ausgleichen kann, bevor es vollständig untergetaucht ist. Ist seine mittlere Dichte größer als die Dichte des Fluids, sinkt es, weil der maximale Auftrieb zu klein ist.
Dichte in der Simulation testen
Nutze die Simulation, um Objekte mit unterschiedlicher Masse, unterschiedlichem Volumen und unterschiedlichen Fluiddichten zu vergleichen. Beobachte die Live-Anzeigen, um zu sehen, wie verdrängtes Volumen und Auftrieb das Gleichgewicht bestimmen.
Archimedes-Prinzip
Wenn ein Objekt in einem Fluid sitzt, schiebt es etwas Fluid aus dem Weg — dies wird Verdrängung genannt. Das Fluid drückt mit einer Aufwärtskraft zurück, die dem Gewicht des verdrängten Fluids entspricht. Wenn dieser Aufwärtsschub dem eigenen Gewicht des Objekts entsprechen kann, schwimmt es; wenn das Objekt zu schwer für das verdrängte Fluid ist, sinkt es.
F_b = ρ · V · g
- ρ — Fluiddichte (kg/m³): die Masse des Fluids pro Volumeneinheit
- V — verdrängtes Volumen (m³): das Volumen an Fluid, das das Objekt aus dem Weg schiebt
- g — Gravitationsbeschleunigung (m/s²): die Gravitationsbeschleunigung, die alles nach unten zieht
Ein Block schiebt 0.002 Kubikmeter Wasser aus dem Weg. Wasser hat eine Dichte von 1000 Kilogramm pro Kubikmeter. Mit welcher Auftriebskraft drückt das Wasser zurück?
- ρ = 1000 kg/m³
- V = 0.002 m³
- g = 9.8 m/s²
- F_b = ρ · V · g
- F_b = 1000 kg/m³ · 0.002 m³ · 9.8 m/s²
F_b = 19.6 N