2 Ballons unter Wasser mit Schlauch verbunden,Kräfte?


24.05.2022, 21:50

Hallo nochmal,da wohl doch ein paar Dinge fehlen hier weitere Infos.

Die Ballons haben aufgeblasen ohne Gegendruck des Materials einen Durchmesser von 10 cm mit einem Volumen von rechnerisch 550 cm3 rechnerisch ,gemessen 600 cm3.

Die Auflagefläche der Steine welche ich benutzt habe hat 9.5 cmx9.5 cm.

Benötigt wurden 2 Steine bei 10cm Hòhen unterschied.

Der kleine mit 9.5cmx9.5cmx6cm Dicke mit einer Auflagefläche von 90,25cm2.

Das Gesamtvolumen beider Steine entspricht 1653 cm3 bei einer dichte von 2.41 kg/dm3


24.05.2022, 21:54

Mir geht es eigentlich darum auszurechnen wie dieser Druckunterschied zustande kommt,der mit der Gewichtskraft der Steine erreicht wird.

Und es ist richtig das es egal ist in welcher Tiefe dieses Experiment durchgeführt wird aber in diesem Fall ca 20 cm unter der Wasseroberfläche,bzw ein Versuch der mich zufällig stutzen lies und mein Verständniss ein wenig zum stocken lies.

3 Antworten

Es geht dabei um den Tiefendruck, bzw. hydrostatischen Druck.

Die Formel ist p=h×g×ρ

Auf der Erde und im Wasser steigt der Druck um ca. 1 bar je 10 m Tiefe. 1 bar sind 100'000 Pa oder 10 N/cm2.

Deine Massenangaben sind wenig hilfreich, weil die Kraft auch vom Material abhängt.

Klugscheisse69  24.05.2022, 21:01

.matetial würde ich vernachlässigen, die Rechnung soll nur demonstrieren, dass z B. Bei 8607,8 m Tiefe der eine Ballon voll ist und bei 8607,7 m Tiefe der andere Ballon platt ist

1
Ralleo 
Fragesteller
 24.05.2022, 22:08

Genau dieses Verhältnis versuche ich rechnerisch zu ermitteln,wobei so ein Versuch nie ganz genau ist.Deshalb möchte ich dieses gerne nachrechnen wollen.

0
Ralleo 
Fragesteller
 29.05.2022, 12:11

Gut ,ich habe leider auch gänzlich vergessen das die Steine eine Auftriebskraft des verdrängten Volumens hat.Somit ist Abtriebskraft der Steine in dem Fall 2.1 Kg betragen was die Dichte der Steine beträgt.

Rechne ich mir die 10 cm Höhenunterschied in Bar aus ,entspricht dann 0.01 Bar =10 Gramm pro cm2.Bei der Mantelfläche der des Ballons von 10 cm liege ich rechnerisch bei 3140 gramm 2.1 Kg zu 3.1 Kg passt dann leider auch nicht.

Rechnet man dann aber die Auftriebskraft des Ballon mit 0.6 Kg dazu kommt man recherisch auf 2.7 Kg.Wenn man Druckverluste an dem Schlauch und Restluft mit einbezieht ,würde das Ergebniss passen ,oder?

0
Spikeman197  29.05.2022, 12:22
@Ralleo

1. würde ich nicht Kräfte und Druck in kg berechnen.

2. Ist die Aufgabe mMn ziemlich komplex, weil Ballons nicht nur eine Fläche, sondern auch eine Höhe haben!

Bei nur 10 cm Höhenunterschied machen schon Form und Ausrichtung der Ballons einen Unterschied. Selbst wenn man zwei scheinbar gleiche Ballons an der Luft verbindet, wird sich der eine fast leeren und der andere Füllen, weil sich die Materialdicke und Füllung unterschiedlich auf die Rückstellkraft der Gummihülle auswirken.

1
Ralleo 
Fragesteller
 29.05.2022, 19:58
@Spikeman197

@Spikeman zu 1 ,da es sich nur um eine statische Kraft handelt wird das Ergebnis immer nur Kg oder Gramm oder N sein.Bar könnte ich natürlich mit Pacal oder Kilopond rechnen aber kenne durch meine Ausbildungen so und geht mir leichter von der Hand.

Zu 2 Ehrlich gesagt bin ich mir unsicher ob meine Rechnung stimmt.Denn eigentlich wirkt in dem gefüllten Ballon die Auftriebskraft an sich aber auf beiden Ballons und Steine wirkt der hydrostatische Druck,in dem Fall bei dem luftleeren Ballon eben 0.01 Bar mehr.Das die Mantelfläche des Ballons Druckbelastet ist konnte ich herausfinden.Anders bei Auftrieb.

0
Ralleo 
Fragesteller
 29.05.2022, 20:06
@Ralleo

In dem Fall gehe ich davon aus das die Schlauchenden 10 cm Unterschied haben und somit zumindest eine halbwegs erechenbare Möglichkeit zu finden sein sollte.

0
Ralleo 
Fragesteller
 30.05.2022, 10:58
@Ralleo

Aber von der ganzen Berechnung ausgenommen,muss ich den Versuch anders durchführen umzumindest halbwegs plausible Werte zu bekommen.

Daher werde ich den Thread als erledigt bezeichnen,danke für die vielen Vorschläge.

0

Bei 10 cm Unterschied nimmt das um das 26,66 fache zu, das kann nur an der darüber liegenden Wassersäule liegen

1 Bar = 1,0197 Kg/cm²

1 Bar entspricht 10 Meter Wassersäule

Um 3,85 kg für 10 cm Unterschied zu bekommen müssten der Druck bei 10 cm um 3,85 bar stiegen, das wäre sehr tief im Wasser.

Jetzt gilt es um zu rechnen von 1 bar =10 m auf x bar = 10 cm

Spikeman197  24.05.2022, 21:05

emm, der DruckUnterschied ist unabhängig von der GesamtTiefe! Das Experiment funktioniert in 10 m und in 10 km Tiefe gleich!

1
Ralleo 
Fragesteller
 24.05.2022, 22:04

Was ist denn dann mit der einseitigen Auftriebskraft des verdrängten Wassers,dem Druckunterschied von 0.01 Bar und der Kompression?

0

0,01 Bar für 10 cm Unterschied in kg umrechnen und dann auf cm2

Klugscheisse69  24.05.2022, 21:18

Müssten 3,85 kg / 0,010197 kg/cm2 = 377,56 cm2 sein, die ein Ballon hat.

Wenn ich mich nicht irre.

Heute Abend Kopf kaputt

0