Wie rechne ich das aus (Physik)?

Ein Ziegelstein mit den Maßen 24cm x 12cm x 7cm wird ins Wasser geworfen. Welche Kraft muss man aufbringen, um den Stein unter Wasser anzuheben? (Dichte Ziegelstein = 1 ,4 g/cm³)

Answer 1

[Wechselfreund]

Wasser hat eine Dichte von 1 g/cm³. Zusätzlich zum Auftrieb muss man also 0,4g/cm³ aufbringen.

24cm x 12cm x 7cm *0,4g/cm³ = 0,8064 kg

0,8064 kg * 9,81 m/s² = 7,91N

Answer 2

[evtldocha]

Die Auftriebskraft F_A und die gesuchte "Hebe"-Kraft F_Z "arbeiten zusammen" um den Ziegelstein mit der Gewichtskraft F_G zu heben:

$F_A+F_Z=F_G\ \to F_Z=F_G-F_A=\ \rho_Z\cdot V\cdot g-\rho_wV\cdot g\ =\ \left(\rho_Z-\rho_w\right)\cdot V\cdot g$

Anmerkungen:

(1) Das Ergebnis ist allerdings als "untere Grenze" der erforderlichen Kraft zu verstehen. Wendet man "exakt" F_Z auf, dann hält man den Ziegelstein lediglich in der Schwebe. Um den Ziegelstein wirklich hochzuheben, muss F > F_Z sein.

(2) Das gilt nur so lange, wie der Ziegelstein vollkommen unter Wasser ist und man den Ziegelstein unter Wasser hebt. Will man dagegen den Ziegelstein ganz aus dem Wasser ziehen, wird am Ende die erforderliche Kraft linear größer, bis sie dem Gewicht des Ziegelsteins entspricht.

Answer 3

[Hafnafir]

der Auftrieb (entspricht der Gewichtskraft des verdrängten Volumens) wirkt dagegen.